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[Java] 제네릭(Generic)

Amaranth2023년 03월 05일

제네릭이란

클래스 내부에서 타입을 지정하지 않고, 외부에서 사용자가 임의로 타입을 지정해줄 수 있도록 하는 문법을 의미한다.

<T>, <K, V>와 같이 꺽쇠(<>)를 사용하여 특정 클래스/메서드 내에서 사용될 제네릭 타입을 선언해줄 수 있다.

제네릭 타입을 선언할 때 암묵적으로 다음 문자들이 사용된다.

타입 설명
<T> Type
<E> Element
<K> Key
<V> Value
<N> Number

위처럼 반드시 한 글자일 필요는 없고, <Ama>와 같이 임의의 문자로 선언해도 문제가 없다.

+) 아래와 같이 제네릭 타입을 2개 둘 수도 있다.

public class HashMap <K, V> { ... }
  • 장점
    • 잘못된 타입이 들어올 수 있는 상황을 컴파일 단계에서 방지할 수 있다.
    • 클래스 외부에서 타입을 지정해주므로 타입을 체크하고 변환해줄 필요가 없다.⇒관리하기가 편하다.
    • 코드의 재사용성 증대

제네릭 클래스 & 인터페이스

public class 클래스명<T> { ... }
public interface 인터페이스명<T> { ... }

정의문에 선언된 제네릭 타입은 중괄호 블럭{ … } 내에서 유효하다.

  • 제네릭 클래스 사용 예시 
    클래스명<String> a = new 클래스명<String>();
    타입 파라미터로 String을 넘겨준 예시. ⚠️주의사항 : 타입 파라미터로 명시할 수 있는 것은 참조타입(Reference Type)이다.(int, double, char과 같은 primitive type은 올 수 없다.)

제네릭 메서드

메소드에 한정한 제네릭도 사용할 수 있다.

아래와 같이 메서드 반환타입 앞에 메서드 내에서 사용할 제네릭 타입을 선언한다.

**<T>** T 메서드명(T param){ ... }
  • 제네릭 메서드 사용 예시 
    객체.메서드명(3)
    타입 파라미터로 Integer를 넣어준 예시

클래스에서 지정한 제네릭 유형과 별개로 메소드에서 독립적으로 제네릭 유형을 선언하여 사용할 수 있다.

제한된 타입 매개변수(Bounded Type Parameter)

만약 제네릭 타입을 특정 범위 내로 좁혀서 제한하고 싶은 경우, extends, super, ?를 사용할 수 있다.

여기서 ? 는 와일드카드라고 하며 알 수 없는 타입을 의미한다.

<K extends T> //T와 T의 자손 타입만 허용(상한 경계)
<K super T>   //T와 T의 조상 타입만 허용(하한 경계)

여기서 일반적인 제네릭 타입(예시로 <K>라고 하겠다) K와 ?의 차이는, K는 특정 타입으로 지정이 되지만 와일드 카드는 타입이 지정되지 않는다는 것이다.

객체 혹은 메소드를 호출할 경우 K는 지정된 타입으로 변환이 되지만 와일드 카드는 타입 참조를 할 수 없다.

특정 타입의 데이터를 조작하고자 할 때는 와일드 카드가 아니라 특정한 제네릭 인수로 지정을 해주어야 한다.

제네릭의 변성 특징

  • 공변(covariant)
    • A가 B의 하위 타입일 때, T<A>가 T<B>의 하위 타입이면 T를 공변이라고 한다.
    • ex : 배열
  • 불공변(invariant)
    • A가 B의 하위 타입일 때, T<A>가 T<B>의 하위 타입이 아니면 T를 불공변이라고 한다.
    • ex : 제네릭
//Number[]는 Integer[]의 부모 타입이다.
Number[] integerArray = new Integer[]{1,2,3};
//List<Integer>와 List<Object>는 상속관계가 아니라 다른 타입이다.
List<Object> integerList = Arrays.asList(1,2,3);

이 불공변 특성으로 인해 발생하는 문제를 해결하기 위해 PECS라는 규칙을 만들어 적절히 upper bounded wildcard(<? super T>)와 lower bounded wildcard(<? extends T>)를 사용한다.

  • PECS(Produce <-> Extends / Consumer <-> Super) :인자가 생산자라면 extends를 사용하고 소비자라면 supper를 사용하라.

    • 사용 예시

      public interface SimpleList<T> {
...
static <T> void copy(SimpleList**<? extends T>** fromList, SimpleList<T> toList) {
        for (int i = 0; i < fromList.size(); i++) {
            toList.add(0, fromList.get(i));
        }
    }
---
      final var laserPrinter = new LaserPrinter();
final SimpleList<Printer> printers = new SimpleArrayList<Printer>();
final SimpleList<LaserPrinter> laserPrinters = new SimpleArrayList<LaserPrinter>(laserPrinter);

SimpleList.copy(laserPrinters, printers);

      fromList의 내용을 조회하여 저장할 데이터를 생산한 후 dest에 소비해야 한다. 즉, fromList는 생산자인 <? extends T>를 사용해야 한다.

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