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14. 제네릭(Generic)

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Generic

Generic WildCard

Generic?

자바에서 제네릭(generic)이란 데이터의 타입(data type)을 일반화한다(generalize)는 것을 의미한다.제네릭은 클래스나 메소드에서 사용할 내부 데이터 타입을 컴파일 시에 미리 지정하는 방법이다. 이렇게 컴파일 시에 미리 타입 검사(type check)를 수행하면 다음과 같은 장점을 가진다.

1. 제네릭을 사용하면 잘못된 타입이 들어올 수 있는 것을 컴파일 단계에서 방지할 수 있다.

2. 클래스 외부에서 타입을 지정해주기 때문에 따로 타입을 체크하고 변환해줄 필요가 없다. 즉, 관리하기가 편하다.

3. 비슷한 기능을 지원하는 경우 코드의 재사용성이 높아진다.

JDK 1.5 이전에서는 여러 타입을 사용하는 대부분의 클래스나 메소드에서 인수나 반환값으로 Object 타입을 사용했다. 하지만 이 경우에는 반환된 Object 객체를 다시 원하는 타입으로 타입 변환해야 하며, 이때 오류가 발생할 가능성도 존재한다. 하지만 JDK 1.5부터 도입된 제네릭을 사용하면 컴파일 시에 미리 타입이 정해지므로, 타입 검사나 타입 변환과 같은 번거로운 작업을 생략할 수 있게 된다.

Generic의 사용 방법

Generic 클래스

제네릭은 클래스와 메소드에서 사용할 수 있는데 제네릭 타입을 선언한 클래스를 제네릭 클래스라 한다. 클래스에서 사용하려면 클래스 명 우측에 <>를 사용해서 선언한다.

public class Box<T> {
    private T item;
    public T getItem() {
        return item;
    }
    public void setItem(T item) {
        this.item = item;
    }
}

// ,(콤마)로 구분해서 여러 개를 선언할 수 있다.
public class Box<M, I> {

    private M material;
    private I item;

    public M getMaterial() {
        return material;
    }

    public void setMaterial(M material) {
        this.material = material;
    }

    public I getItem() {
        return item;
    }

    public void setItem(I item) {
        this.item = item;
    }
}
Java
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Box<Paper, String> box = new Box<Paper, String>();
Box<Paper, String> box = new Box<>();   // JDK1.7부터 생략 가능
Box box = new Box();    // Object로 간주
Java
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제네릭 메서드

제네릭은 클래스 레벨에서만 사용할 수 있는게 아니라 메소드 레벨에서도 사용할 수 있다.

제네릭 타입을 선언한 메소드를 제네릭 메소드라 한다. 클래스의 제네릭 타입이 전역 변수처럼 사용된다면 메소드의 제네릭 타입은 해당 메소드 안에서만 사용할 수 있는 지역성을 갖는다.

public class CoffeeMachine {

    public <T> Coffee makeCoffee(T capsule) {

        return new Coffee(capsule);
    }
}
Java
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제네릭 타입을 메소드에서 선언할 때는 접근제한자와 반환타입 사이에 선언한다.

CoffeeMachine coffeeMachine = new CoffeeMachine();
Colombian capsule = new Colombian();
coffeeMachine.<Colombian>makeCoffee(capsule);
coffeeMachine.makeCoffee(capsule);  // 타입 추정 가능하므로 생략 가능
Java
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제네릭 메소드를 호출할 때는 메소드 명 앞에 <>로 타입을 지정해줘야 하지만 컴파일러가 타입을 추정할 수 있는 경우엔 생략할 수 있다.

Generic Type Parameter의 제한

제네릭을 사용하면 사용할 때 타입을 지정하게 되는데, '어떤 타입이 올 수 있는지'를 제한하지 않으면 말 그대로 오만가지 타입이 올 수 있다. 따라서 자바는 extends, super 키워드를 통해 이를 문법적으로 제한할 수 있는 기능을 제공한다.

extend 키워드를 통해 모든 타입이 아닌 특정 클래스와 그 하위 클래스로 제한할 수 있다.

& 키워드를 통해 클래스와 함께 인터페이스 제약 조건을 이용할 수 있다.

1. extends 키워드를 통한 Type Parameter 제한

class BoxMaterial { }
class Paper extends BoxMaterial { }
class Plastic extends BoxMaterial { }

public class Box<M extends BoxMaterial> {

    private M material;

    public static void main(String[] args) {

        Box<Water> waterBox = new Box<>();   // 불가. BoxMaterial과 자식 타입만 가능
        Box<Paper> paperBox = new Box<>();
        Box<Plastic> plasticBox = new Box<>();
    }
}
Java
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M extends BoxMaterial과 같이 선언함으로써 M에는 모든 타입이 아닌 BoxMaterial과 그 자식 클래스만 올 수 있다.

extends 뒤에 오는 타입이 인터페이스여도 동일하게 extends 키워드를 사용한다.

2. & 키워드를 통한 인터페이스 제약

class BoxMaterial implements Hard { }
class Paper extends BoxMaterial { }
class Plastic extends BoxMaterial { }
public interface Hard { }

public class Box<M extends BoxMaterial & Hard> {

    private M material;

    public static void main(String[] args) {

        Box<Paper> paperBox = new Box<>();
        Box<Plastic> plasticBox = new Box<>();
    }
}
Java
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extends 뒤에 인터페이스 제약 조건을 사용하려면 & 키워드를 사용한다.

M extends BoxMaterial & Hard는 Box의 material 필드가 BoxMaterial이면서 Hard를 구현한 타입만 지정할 수 있도록 제한한 것이다.

Generic 와일드카드

Generic으로 구현된 메소드의 경우에는 선언된 타입으로만 매개변수를 입력해야한다. 이를 상속받은 클래스, 혹은 부모 클래스를 매개변수로 사용하고 싶어도 불가능하며, 혹은 그 어떤 타입이 와도 상관 없는 경우에 대응하기 좋지 않다. 이를 위한 해법으로 Wildcard를 사용한다.

제네릭과 상관없이 모든 타입을 담을 수 있다.

Generic Type 객체를 할당 받을 때 와일드 카드 ? 이용

예시

ArrayList <Animal> ≠ ArrayList<Dog> ≠ ArrayList<Cat> ArrayList의 경우 다형성이 아니라 ArrayList 자체가 다른 것이라 불가능하다! ⇒ 그렇다면 서로 다른 type의 ArrayList를 넣고 싶은 경우 어떻게?? ⇒ WildCard 사용! (Generic type에 상관없이 모든 것을 받아줄 수 있다) ArrayList<?> , ArrayList< ? extends A>, ArrayList<? super B>

WildCard의 3가지 종류

Unbound WildCard

List<?>와 같은 형태로 물음표만 가지고 정의 되어진다. 내부적으로는 Object로 정의 되어서 사용되고 모든 타입을 인자로 받을 수 있다. 타입 파라미터에 의존하지 않는 메소드만을 사용하거나 Object 메소드에서 제공하는 기능으로 충분한 경우에 사용한다.

Upper Bounded Wildcard

List<? extends Foo>와 같은 형태로 사용되고, 특정 클래스의 자식 클래스만을 인자로 받겠다는 선언이다. 예시에서는 Foo 클래스를 상속받은 어떤 클래스가 와도 되지만 사용할 수 있는 기능은 Foo클래스에 정의된 기능만 사용가능 하다. 주로 변수의 제한을 완화하게 하기 위해서 사용된다

Lower Bounded Wildcard

List<? super Foo>와 같은 형태로 사용되고, Upper bounded와는 반대로 특정 클래스의 부모클래스만을 인자로 받겠다는 선언이다. 예시에서는 Foo클래스의 부모인 어떤 객체도 인자로 올 수 있지만, 사용할때는 Object로 취급 된다.