[java] Generic 알아보기

3 분 소요

업데이트:

🎻 generic, 제너릭이란?(JDK 8 기준)

자바는 공부를 할때마다 새로운 기분이다
제네릭은, 클래스 내부에서 사용할 데이터 타입을 외부에서 지정하는 기법을 의미한다
사용할 타입을 매개변수화 해서 클래스 혹은 인터페이스에서 사용하는 것이다

non-generic

public class Box {
    private Object object;

    public void set(Object object) { this.object = object; }
    public Object get() { return object; }
}

generic

/**
 * @param <T> : Box 클래스에 저장할 타입
 */
public class Box<T> {
    // T stands for "Type"
    private T t;

    public void set(T t) { this.t = t; }
    public T get() { return t; }
}

코드에서 T가 사용되는데, 타입 매개 변수에도 명명 규칙이 있다
일반적으로 단일 대문자를 사용한다

E - 요소 (Java Collections Framework에서 광범위하게 사용됨)
K - 키
N - 숫자
T - 유형
V - 값
S,U,V - 유형 2개를 사용한다고 할 때, <T,S> 이런식으로 여러 타입 지정 시 사용

non-generic, generic 비교

  • Integer를 저장하는 ArrayList를 예시로 둘을 비교해보자
기준 non-generic generic
syntax ArrayList list = new ArrayList(); ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
타입 안전성 다양한 타입을 저장할 수 있다.
안전하지않음(런타임 에러 가능성 있음)		 <>안에 정의한 타입만 저장할 수 있다.
안전성이 높다(컴파일 에러로 확인 가능)
캐스팅 다양한 타입을 저장하지만,
개별적으로 타입 캐스팅을 해줘야한다
int num = (int) list.get(0);		 캐스팅이 필요하지 않다
int num = list.get(0);

🎻 제네릭 사용 이유

제네릭을 사용하는 이유는 무엇일까??
제네릭을 사용하는 코드는 제네릭을 사용하지 않는 코드에 비해 다음과 같은 이점이 있다

  • 캐스트 제거
  • 타입 안전성
  • 코드 중복 제거

🎶 캐스트 제거

제네릭을 사용하지 않은 경우

public class Box {
    private Object object;
    public void set(Object object) { this.object = object; }
    public Object get() { return object; }
}

Box box = new Box();
box.set("hello");
String s = (String) box.get();

제네릭을 사용한 경우

public class Box<T> {
	private T t;
	public void set(T t) { this.t = t; }
	public T get() { return t; }
}
Box<String> box = new Box<String>();
box.set("hello");
String s = box.get();   // no cast

인스턴스를 만들 때 사용하는 타입(String)을 지정했기 때문에 캐스팅을 해 줄 필요가 없다

🎶 타입 안전성

인스턴스를 만들 때 타입을 지정했기 때문에 런타임 오류를 방지할 수 있다
즉, 발생할 수 있는 오류를 컴파일 과정에서 확인할 수 있다

제네릭을 사용하지 않은 경우

  • 코드

    public class Box {
  private Object object;
  public void set(Object object) { this.object = object; }
  public Object get() { return object; }
}

Box box = new Box();
box.set(30);
try{
    String s1 = (String) box.get();  // 런타임 에러 발생
}
catch(Exception e){
    System.out.println("Exception " + e);
}

  • 출력

    Exception:
java.lang.ClassCastException:
java.lang.Integer cannot be cast to java.lang.String

제네릭을 사용한 경우

  • 코드

    public class Box<T> {
  private T t;
  public void set(T t) { this.t = t; }
  public T get() { return t; }
}
Box<String> box = new Box<String>();
box.set(10); // 컴파일 에러 발생

  • 출력

    Exception in thread "main" java.lang.Error: Unresolved compilation problem: 
  The method set(String) in the type Box<String> is not applicable for the arguments (int)

    실행하기 전에도 빨간색 줄이 표시된다

🎶 코드 중복 제거

좋은 예시는 아니지만(ㅠㅠ)
String배열, City배열이 있다고 가정했을 때 각 배열의 첫번째 원소를 가져오는 함수를 예로 들어보자

  • City class 
    class City {
  String name;
  int areacode;

  public City(String name, int areacode) {   this.name = name;  this.areacode = areacode;  }
}
  • 미리 생성한 String배열과 City배열 
    String[] toys = { "doll", "ball", "robot", "train" };
City[] cities = new City[3];
cities[0] = new City("대전", 240); // String : name, int : areacode
cities[1] = new City("세종", 440);
cities[2] = new City("서울", 20);

제네릭을 사용하지 않은 경우

  • Main.java 
      nonGenericBox ngenbox = new nonGenericBox();
  System.out.println(ngenbox.getFirstElement(toys));
  System.out.println(ngenbox.getFirstElement(cities));
  • nonGenericBox.java 
    public class nonGenericBox {

  public String getFirstElement(String[] strs) {
    return strs[0];
  }
  public City getFirstElement(City[] cities) {
    return cities[0];
  }
}

    두 배열이 타입이 다르므로 오버로딩해서 첫번째 원소를 리턴한다
    (ArrayIndexOutofBound같은 기타 예외사항은 고려하지않음)

제네릭을 사용한 경우

  • Main.java 
      GenericBox genbox = new GenericBox();
  System.out.println(genbox.getFirstElement(toys));
  System.out.println(genbox.getFirstElement(cities));
  • GenericBox.java 
    public class GenericBox {

  public <T> T getFirstElement(T[] t) {
    return t[0];
  }
}

    T로 받아서 T타입으로(int가 들어오면 int, String이 들어오면 String) 리턴한다
    (ArrayIndexOutofBound같은 기타 예외사항은 고려하지않음)

🎻 제네릭 제한

제네릭으로 올 수 있는 데이터 타입을 특정 클래스의 자식으로 제한할 수 있다

<T extends Parent> 같이 Parent대신 부모클래스를 적으면 된다

Number클래스를 상속하는 T만 저장할 수 있는 NumberCard를 선언했다

  • NumberCard.java 
    public class NumberCard<T extends Number> {
  private T num;

  public NumberCard(T num) {
    this.num = num;
  }
}
  • Main.java 
    NumberCard<Integer> intcard = new NumberCard<>(3);
NumberCard<Float> floatcard = new NumberCard<>(2.0f);
NumberCard<Double> doublecard = new NumberCard<>(1.0);
NumberCard<String> stringcard = new NumberCard<>("3"); // 컴파일 에러 : String은 Number클래스를 상속받지않는다

<T extends Parent & A & B>처럼 여러제한을 둘 수 있다

(이 때 Parent는 클래스이고 A,B는 인터페이스다)
자바는 단일상속만 허용하므로 A,B 대신에 클래스가 올 수 없고,
<T extends A & Parent & B> 처럼 extends 뒤에 인터페이스가 올 수 없다

참고

The Java™ Tutorials - Generic Types
Java - Generics
제네릭

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