자바에서 제네릭(Generics)은 클래스 내부에서 사용할 데이터 타입을 외부에서 지정하는 기법이다. 컴파일 타임에 타입을 체크함으로써 코드의 안정성을 높여준다.
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컴파일 타임에 강력한 타입 검사 → 예외 방지
@Test void 제네릭_미사용() { List stringList = new ArrayList<>(); stringList.add("jeongyuneo"); stringList.add(1); String result = (String) stringList.get(0) + (String) stringList.get(1); // Runtime Error } @Test void 제네릭_사용() { List<String> stringList = new ArrayList<>(); stringList.add("jeongyuneo"); stringList.add(1); // Compile Error }
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타입 변환(캐스팅) 제거 → 성능 향상
@Test void 제네릭_미사용() { List stringList = new ArrayList<>(); stringList.add("jeongyuneo"); String result = (String) stringList.get(0); } @Test void 제네릭_사용() { List<String> stringList = new ArrayList<>(); stringList.add("jeongyuneo"); String result = stringList.get(0); }
제네릭은 꺽쇠 기호(<>)를 사용하는데 이를 다이아몬드 연산자라고 한다.
다이아몬드 연산자 안에 식별자 기호를 지정함으로써 파라미터화 할 수 있는데, 이를 제네릭의 타입 매개변수 혹은 타입 변수라고 한다.
타입 매개변수는 제네릭을 이용한 클래스나 메소드를 설계할 때 사용된다.
// 제네릭 클래스 정의
class Bookshelf<T> {
private List<T> books = new ArrayList<>();
public void add(T book) {
books.add(book);
}
}
// 제네릭 클래스 사용
Bookshelf<Integer> intBookshelf = new Bookshelf<>(); // 제네릭 타입 매개변수에 정수 타입 할당
Bookshelf<String> stringBookshelf = new Bookshelf<>(); // 제네릭 타입 매개변수에 문자열 타입 할당
Bookshelf<Novel> novelBookshelf = new Bookshelf<>(); // 제네릭 타입 매개변수에 클래스 타입 할당제네릭 클래스의 <T> 부분은 실행부에서 타입을 받아와 내부에서 T 타입으로 지정한 멤버들에게 전파하여 타입이 구체적으로 설정된다. 이를 **구체화(Specialization)**라고 한다.
// 제네릭 클래스 선언
Bookshelf<Novel> novelBookshelf = new Bookshelf<>();
// 타입 매개변수 타입 전파
class Bookshelf<Novel> {
private List<Novel> books = new ArrayList<>();
public void add(Novel book) {
books.add(book);
}
}JDK 1.7 이후부터 생성자 부분의 제네릭 타입을 생략할 수 있다. 제네릭에서 타입 추론을 통해 생략된 곳에 타입을 넣어주기 때문에 생략해도 문제되지 않는다.
제네릭에 할당 가능한 타입은 Reference 타입 뿐이다. 즉, int형이나 double형과 같은 Primitive 타입은 제네릭 타입 파라미터로 넘길 수 없다. Wrapper 클래스를 사용함으로써 다형성의 원리가 적용되어 업캐스팅을 통해 타입 파라미터로 할당된 객체의 자식 객체도 할당이 가능하다.
class Book { }
class Novel extends Book { }
class Essay extends Book { }
class Bookshelf<T> {
private List<T> books = new ArrayList<>();
public void add(T book) {
books.add(book);
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Bookshelf<Book> bookshelf = new Bookshelf<>();
bookshelf.add(new Book());
bookshelf.add(new Novel());
bookshelf.add(new Essay());
}제네릭은 복수 타입 파라미터를 허용한다. 제네릭 타입의 구분은 쉼표(,)로 하며 <T, U>와 같은 형식으로 복수 타입 파라미터를 지정할 수 있다.
class Bookshelf<T, U> {
private List<T> novels = new ArrayList<>();
private List<U> essays = new ArrayList<>();
public void add(T novel, U essay) {
novels.add(novel);
essays.add(essay);
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Bookshelf<Novel, Essay> bookshelf = new Bookshelf<>();
bookshelf.add(new Novel(), new Essay());
}
}또한 제네릭 객체를 제네릭 타입 파라미터로 받을 수 있다.
List<List<String>> list = new ArrayList<List<String>>();제네릭 타입 파라미터의 네이밍은 문법적으로 정해져있지 않아 자유롭게 네이밍이 가능하다. 다만, 개발의 용이함을 위해 통상적으로 사용하는 아래와 같은 컨벤션이 존재한다.
제네릭 서브 타입 간에는 형변환이 불가능하다. 즉, 전달받은 타입으로만 캐스팅이 가능하다. 위에서 말했던 포함 원소로서의 다형성과 헷갈리면 안된다.
List<Object> list = new ArrayList<Integer>(); // 불가능따라서 제네릭 간의 형변환을 하기 위해서는 제네릭에서 제공하는 와일드 카드(?)를 사용해야 한다.
- Unbounded Wildcards
<?>- 제한 없음
- 타입 파라미터를 대치하는 구체적인 타입으로 모든 클래스나 인터페이스 타입이 올 수 있음
- Upper Bounded Wildcards
<? extends 상위타입>- 상위 클래스 제한
- 타입 파라미터를 대치하는 구체적인 타입으로 상위 타입이나 상위 타입의 하위 타입만 올 수 있음
- Lower Bounded Wildcards
<? super 하위타입>- 하위 클래스 제한
- 타입 파라미터를 대치하는 구체적으로 타입으로 하위 타입이나 하위 타입의 상위 타입만 올 수 있음
변성(Variance)은 타입 계층 관계에서 서로 다른 타입 간에 어떤 관계가 있는지 나타내는 개념이다.
- 무공변(Invariance)
- 타입 B가 타입 A의 하위 타입일 때, Category가 Category의 하위 타입이 아닌 경우(아무 관계 없음)
- ex. 제네릭
<T>
- 공변(Covariance)
- 타입 B가 타입 A의 하위 타입일 때, Category가 Category의 하위 타입인 경우
- ex. 배열, 제네릭
<? extends T>
- 반공변(Contravariance)
- 타입 B가 타입 A의 하위 타입일 때, Category가 Category의 상위 타입인 경우
- ex. 제네릭
<? super T>
// 공변
Object[] array = new Integer[1];
// 무공변
List<Object> list = new ArrayList<Integer<>(); // Compile Errorproducer-extends / consumer-super
이펙티브 자바에서 소개된 개념으로, 와일드 카드 상한/하한 제한 시 생성하는 곳에서는 extends를, 소비를 하는 곳에서는 super를 사용하라는 공식
제네릭은 JDK 1.5에서 등장했기 때문에 JDK 1.5 이전 버전에서도 동작할 수 있도록 하기 위해 컴파일 타임에 타입 검사 후 런타임에는 타입을 소거하는 전략을 선택했다.
- 타입 매개변수의 경계가 없는 경우, Object로 타입 파라미터 변경
- 타입 매개변수의 경계가 있는 경우, 경계 타입으로 타입 파라미터 변경
- 타입 안정성을 유지하기 위해 필요한 경우 타입 변환 추가
- 제네릭 타입을 상속받은 클래스의 다형성을 유지하기 위해 Bridge Method 생성
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제네릭 타입의 객체 생성 불가
class Sample<T> { public void generateGenericInstance() { T t = new T(); // 불가능 } }
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static멤버에 제네릭 타입 올 수 없음static멤버는 제네릭 객체가 생성되기 전에 자료 타입이 정해져야 하기 때문에 논리적 오류가 발생한다. -
제네릭으로 배열 선언 주의
제네릭 클래스의 자체를 배열로 만들 수는 없지만, 제네릭 타입의 배열 선언은 가능하다.
class Sample<T> { } Sample<Integer>[] arr1 = new Sample<>[10]; // 불가능 Sample<Integer>[] arr1 = new Sample[10]; // 가능