[Java] Generic Programing

클래스에서 사용하는 변수의 자료형이 여러개 일 수 있고, 그 기능이 동일한 경우 클래스의 자료형을 정하지 않고 추후 해당 클래스를 사용할 때 지정 할 수 있도록 선언해주는 프로그래밍이다.

실제 사용되는 자료형의 반환은 컴파일러에 의해 검증되므로 기존에 instancof 연산자로 타입 체크의 수고를 덜어주고 의도치 않은 타입의 객체가 저장되는 것을 막고, 저장된 객체를 꺼내올 때 원래의 타입과 다른 타입으로 잘못 형변환되어 발생할 수 있는 오류들을 줄여든다.

한마디로 객체의 타입 안정성과 형변환의 번거로움을 줄인다. 라는 장점이 있다. 주로 사용하는 곳은 컬렉션 프레임워크와 jpa 등 여러 곳에서 많이 쓰이는 것을 볼 수 있다.

 

Generic의 장점을 보여주는 예제 구현

public class Bread {

    private RiceFlour material;
 
}

빵은 쌀가루라는 재료를 갖고 있다. 하지만 쌀가루라는 재료만 갖고 있지 않을 것이다. 밀가루라든가 등 여러가지 재료들이 많을 것이다.

그래서 쌀가루타입을 참조하지 않고 Object 타입으로 참조하여 형변환이 가능하도록 다시 만들어보자.

public class Bread {

    private Object material;

}

Object는 모든 클래스의 상위 클래스이므로 형변환이 이루어져야 한다.

그러면 Generic 프로그래밍으로 코드를 바꿔보자.

public class Bread<T> {

    private T material;

}

위의 코드처럼 구현하면 재료가 어떤 재료가 와도 타입체킹을 하지 않고 형변환도 하지 않는 코드가 될 것이다.

 

Generic 은 <T extends 클래스> 를 사용하면 T 자료형의 범위를 제한 할 수 있게 해준다.

재료라는 추상클래스를 상속한 쌀가루와 밀가루를 예시로 들어보자.

public class Bread<T extends Material> {

    private T material;

}

Material 클래스와 하위 클래스들의 범위로 제한하여 자료형을 참조할 수 있다.

 

와일드 카드 (wild card)

타입을 어떻게 사용해야 와일드 카드인지 사전적 의미는 무엇인지 일단은 알아보자.

• 사전적 의미

여러 파일을 한꺼번에 지정할 목적

참조 : https://ko.wikipedia.org/wiki/와일드카드_문자

• 사용법

<? extends T> T와 그 하위 클래스만 가능

<? super T> T와 그 상위 클래스만 가능

<?> 모든 타입이 가능 -> <? extends Object> 와 동일

예제 코드로 와일드 카드의 장점을 분석해보자.

재료를 가지고 빵을 만드는 제빵사가 있는데 제빵사는 그냥 재료라는 타입만 가지고 빵을 만든다.

public class Baker {

    public static Bread makeBread(List<Material> materials) {
        // 빵 만드는 로직
        return new Bread(materials.get(0));
    }
}

매개변수 타입을 List<Material> 로 고정 시켜 놨다. 재료의 쌀가루로 빵을 만들어 보자.

@Test
void BreadTest() {
    List<Material> materials = new ArrayList<>();
    materials.add(new Material());

    List<RiceFlour> riceFlours = new ArrayList<>();

    Baker.makeBread(materials);
    Baker.makeBread(riceFlours); // 컴파일 에러
}

매개변수 타입을 <Material> 로 고정 시켜 놓아서 riceFlours는 컴파일 에러가 발생한다.

와일드 카드로 정의 해 놓으면 컴파일 에러가 발생이 안된다.

public class Baker {

    public static Bread makeBread(List<? extends Material> materials) {
        // 빵 만드는 로직
        return new Bread(materials.get(0));
    }
}

다음으로 와일드 카드는 다중 경계의 표현이 안된다. 잘 알아 두자.

와일드 카드를 주로 사용하는 라이브러리나 프레임워크들을 많이 다루므로 잘 이해해 두자.

 

제네릭 메서드 (Generic Method)

매개변수에 복잡한 와일드 카드가 정의 되어 있는 변수 들이 많으면 가독성이 많이 떨어지게 될 것이다.

이를 위한 것이 제네릭 메서드다.

위의 빵만드는 기능에 와일드 카드가 정의 된 매개변수를 봐 보자. 이를 제네릭 메서드로 만들어보자.

public static <T extends Material> Bread makeBread(List<T> materials) {
    // 빵 만드는 로직
    return new Bread(materials.get(0));
}

반환 타입의 옆에 와일드 카드를 정의해주고 매개변수에는 타입만 명시해주면 된다.

만약 매개 변수가 여러개일 때는 해당 매개 변수 타입이 같은 타입이 와야된다는 점을 잊지말자.

 

제네릭 타입의 제거

컴파일러는 제네릭 타입을 이용해서 소스파일을 체크하고, 필요한 곳에 형변환을 넣어 주고 제네릭 타입을 제거한다.

즉, 컴파일된 파일(*.class)에는 제네릭 타입에 대한 정보는 없다.

기본적인 제거 과정

1. 제네릭 타입의 경계(bound)를 제거한다.

제네릭 타입이 <T extends Material> 라면 T는 Material로 치환된다. <T> 인 경우는 T는 Object 로 치환된다. 그리고 클래스 옆의 선언은 제거된다.

public class Baker <T extends Material> {

    public void addMaterial(T t) {
        // 재료 입고....
    }
}

위의 코드가 아래 코드로 변한다.

public class Baker {

    public void addMaterial(Material t) {
        // 재료 입고....
    }
}

1. 제네릭 타입을 제거한 후에 타입이 일치하지 않으면, 형변환을 추가한다.

public T getMaterial(int i) {
    return materials.get(i);
}

materials 의 제네릭을 제거 하고 제네릭 메서드의 제네릭도 제거한다. 그러면 materials.get() 메서드는 object를 반환해서 형변환이 필요하다. 형변환을 해준다.

public Material getMaterial(int i) {
    return (Material) materials.get(i);
}

.