[Item 28] 배열보다는 리스트를 사용하라

배열과 제네릭 타입의 차이

 

1. 공변과 불공변

• 배열은 공변이다
  1. sub가 super의 하위 타입이라면 sub[]는 배열 super[]의 하위 타입이 된다.

Object[] objectArray = new Long[1];
objectArray[0] = "어떤 타입이든 저장할 수 있는데.........."; // ArrayStoreException 던짐

 

배열은 런타임에도 자신이 담기로 한 원소의 타입을 인지하고 확인한다.

 

그래서 컴파일에는 아무런 영향을 끼치지 않지만 런타임 시 ArrayStoreException을 던진다.

 

• 제네릭은 불공변이다.
  1. 서로 다른 타입 type1과 type2가 있을 때 List<type1> 은 List<type2> 의 상위 타입도 아니고 하위 타입도 아니다.

// 컴파일 시 예외
List<Object> list = new ArrayList<Long>();
list.add("컴파일에서 체크!"); // Compile Error!

 

컴파일러에게 타입을 명시해주어 컴파일 시 에러가 발생한다.

 

2. 실체화(reify)

• 배열은 런타임 시에도 타입의 정보를 가진다.
• 제네릭은 런타임에는 소거된다.

원소 타입을 컴파일 타임에만 검사하며 런타임에는 알수가 없다.

 

소거는 제네릭이 지원되기 전의 레거시 코드와 제네릭 타입을 함계 사용할 수 있게 해주는 메커니즘이다.

 

제네릭 배열을 만들지 못하게 막은 이유?

• 타입의 안정성을 보장하기 어려워
• 만약 허용한다면 컴파일러가 자동 생성한 형변환 코드에서 런타임에 ClassCastException을 던짐
  • 타입의 안정성을 보장하는 제네릭의 목표에 맞지 않는다.

 

예제

List<String>[] stringLists = new List<String>[1]; 

 

만약 제네릭과 배열 타입을 같이 사용하는 것을 허용하게 된다면?

 

List<Integer> integers = List.of(1);
Object[] objects = stringLists;
objects[0] = integers;

 

먼저 원소가 하나인 List<Integer>를 생성하고 새로운 Object[] 타입에 stringLists를 할당한다. 배열은 공변인 특징을 가지고 있기에 성공한다.

 

다음으로 Object배열의 첫번째 인덱스에 List<Integer>를 할당한다. 제네릭은 소거 방식의 메커니즘이 존재하므로 이역시도 성공한다.

 

문제는 아래 코드이다.

String s = stringLists[0].get(0);

 

List<String> 타입의 인스턴스만 받겠다는 stringLists 배열에는 List<Integer> 타입의 인스턴스가 저장되어 있다.

 

이것을 꺼내려 할 때 컴파일러는 String으로 형변환을 하게 되는데 저장되어 있는 인스턴스가 List<Integer> 타입이므로 ClassCastException을 던지게 될 것이다.

 

따라서 이런 경우를 방지하기위해 제네릭 배열을 제공하지 않는다.

 

 

E, List<E>, List<String> 같은 타입을 실체화 불가 타입이라한다

실체화 되지 않아 런타임 시에 컴파일타임 보다 타입 정보를 적게 가지는 타입이다.

 

 

제네릭 타입과 가변인수 메서드를 함께 사용하면 해석하기 어려운 경고 메시지를 받게 된다.

가변인수 메서드를 호출할 때마다 가변인수 매개변수를 담을 배열이 하나 만들어지는데, 이때 그 배열의 원소가 실체화 불가 타입이라면 경고가 발생한다.

 

이를 @SafeVarargs 애너테이션으로 대처할 수 있다.

 

배열로 형변환할 때 제네릭 배열 생성 오류나 비검사 형변환 경고가 뜨는 경우 배열타입 대신 제네릭 컬렉션을 사용하면 해결된다. 조금 복잡해지고 성능이 나빠질 수 있지만 타입 안정성과 상호운용성은 좋아진다.

 

 

예제 코드

public class Chooser {
    private final Object[] choiceArray;

    public Chooser(Collection choices) {
        this.choiceArray = choices.toArray();
    }

    public Object choose() {
        Random random = ThreadLocalRandom.current();
        return choiceArray[random.nextInt(choiceArray.length)]
    }
}

생성자에서 컬레션을 받는 Chooser 클래스다.

 

컬렉션 안의 원소 중 하나를 무작위로 선택해 반환하는 choose 메서드를 제공하는데 choose 메서드를 호출할 때마다 Object를 원하는 타입으로 변환해야 한다.

 

타입이 다른 원소가 들어 있다면 런타임에 형변환 오류가 날 것이다.

 

 

제네릭 수정

public class Chooser<T> {
    private final T[] choiceArray;

    public Chooser(Collection<T> choices) {
        this.choiceArray = choices.toArray(); // 컴파일 에러
    }

/// choose 메서드는 그대로
}

 

제네릭을 도입하여 수정하였다. 하지만 컴파일에서 에러를 내주었다. choies.toArray() 의 반환타입이 Object[]이므로 T[] 타입으로 캐스팅하면 된다.

 

public Chooser(Collection<T> choices) {
        this.choiceArray = (T[]) choices.toArray(); // 컴파일 경고 warinng!!
}

 

수정해서 확인해보니 컴파일 경고가 발생한다.

 

이는 컴파일러가 T에 대한 타입을 알고 있지 않아 경고가 발생한 것이다. 이 형변환은 런타임에도 안전하지 못하다는 경고 메시지다.

 

단순히 경고 메시지다. 만약 개발자가 타입이 안전하다고 확신한다면 주석을 남기고 애너테이션을 달아 경고를 숨겨도 된다.

 

하지만 경고를 제거하는 것이 더 낫기에 배열보다 리스트를 사용하여 경고를 없애자.

 

public class Chooser<T> {
    private final List<T> choiceArray;

    public Chooser(Collection<T> choices) {
        this.choiceArray = new ArrayList<>(choices);
    }

    public Object choose() {
        Random random = ThreadLocalRandom.current();
        return choiceArray.get(random.nextInt(choiceArray.size()));
    }
}