generics

제네릭 장점

Generics

도입: java se 5 (2004)

제네릭은 타입을 매개변수화하는 것으로 클래스/인터페이스, 메서드에 적용할 수 있으며 적용된 클래스를 제네릭 타입이라고 일컫는다

타입을 매개변수화한다는 게 무슨 말일까?

일반적으로 매개변수라 하면 메서드의 파라미터를 생각하게 된다

메서드 호출자가 파라미터에 전달하는 값은 특정 타입(int, String, User 등)으로 국한된다

어떤 로직을 수행하는 클래스나 메서드가 있을 때 여러 타입을 받고 싶으면 어떻게 해야될까?

제네릭을 사용하지 않으면 각 타입에 맞는 구현 로직을 작성해야 한다

다음 DollarBank와 PoundBank 클래스를 살펴보자

public static class DollarBank {
    private final List<Dollar> dollars = new ArrayList<>();

    public void save(Dollar dollar) {
        dollars.add(dollar);
    }

    public String getBalance() {
        return "balance: " + dollars.stream().mapToInt(Dollar::value).sum();
    }
}

public static class PoundBank {
    private final List<Pound> pounds = new ArrayList<>();

    public void save(Pound pound) {
        pounds.add(pound);
    }

    public String getBalance() {
        return "balance: " + pounds.stream().mapToInt(Pound::value).sum();
    }
}

public record Dollar(int value) {}
public record Pound(int value) {}

위의 두 클래스는 돈을 넣고, 계좌 잔액을 조회하는 로직을 동일하게 갖고 있지만 Pound 타입과 Dollar 타입을 한꺼번에 지원할 수 없기 때문에 각각 구현됐다

만약 새로운 로직을 추가하거나 기존 로직을 변경해야 한다면 다른 클래스에도 변경사항을 반영해야 한다

여기서 다른 타입까지 지원해야 한다면 타입이 추가될 때마다 코드의 유지보수성이 떨어질 수 밖에 없다

이번엔 제네릭을 사용하는 코드를 살펴보자

public static class Bank<M extends Money> {
    private final List<M> monies = new ArrayList<>();

    public void save(M money) {
        monies.add(money);
    }

    public String getBalance() {
        return "balance: " + monies.stream().mapToInt(M::value).sum();
    }
}

public interface Money {
    int value();
}

public record Dollar(int value) implements Money {}
public record Pound(int value) implements Money {}

Bank 클래스는 <M extends Money> 라는 제한된 타입 매개변수(bounded type parameters)를 선언하여 자신이 처리할 타입을 Money 인터페이스 구현체로 지정한다

앞으로 어떤 타입이 추가되든 Money 인터페이스의 구현체라면 모두 Bank 클래스가 일관되게 처리할 수 있다

제네릭은 타입을 매개변수화할 수 있을 뿐만 아니라 매개변수로 사용할 수 있는 타입 자체를 제한하여 타입 안정성과 유지보수성을 높인다

제네릭 장점

타입 안정성

자바는 컴파일 시점에 타입 검사를 통해 제네릭 클래스나 제네릭 메서드에서 다룰 타입을 명확히 지정한다

만약 제네릭 규칙에 위반되는 코드가 있다면 컴파일 오류를 발생시켜서 런타임에 발생할 수 있는 ClassCastException 오류를 방지한다

재사용성

위의 Bank 클래스 예시에서 볼 수 있듯이 제네릭을 사용하면 여러 데이터 타입에 대한 동일한 로직을 구성할 수 있다

가독성 향상

컴파일 시점의 타입 검사를 통해 컴파일러는 이미 타입을 알고 있기 때문에 개발자 대신 컴파일러가 타입 캐스팅 코드를 자동으로 적용한다

따라서 코드 작성 시 타입 캐스팅을 줄일 수 있어 가독성을 높일 수 있고 자바는 자동 박싱/언박싱을 지원하기 때문에 기본 타입과 래퍼 객체 간의 변환도 간소화된다

반면 제네릭을 사용하지 않으면 런타임에 어느 타입이 들어갔는지 확실히 알 수 없기 때문에 명시적인 타입 변환 코드를 추가해야 하고, 타입 변환이 부정확한 경우 런타임에 ClassCastException 예외가 발생할 수도 있다

// 제네릭을 사용하지 않은 경우
public class RowTypeCasting {

  public static void main(String[] args) {

    // 타입 매개변수 지정 X
    List rawList = new ArrayList();

    // String, Integer 타입 등 서로 다른 타입의 객체 혼합 가능
    rawList.add("Hello");
    rawList.add(1234);

    // List에 어느 타입이 들어간지 런타임에 알 수 없기 때문에 요소를 꺼낼 때 타입 캐스팅이 명시적으로 필요하다
    String first = (String) rawList.get(0);
    System.out.println(first);

    // 두 번째 넣은 요소는 Integer 타입이기 때문에 런타임에 ClassCastException 발생한다
    String second = (String)rawList.get(1);
  }
}

// 제네릭을 사용한 경우
public class GenericTypeCasting {

  public static void main(String[] args) {

    // String 타입 매개변수 지정
    List<String> genericsList = new ArrayList<>();
    genericsList.add("Hello");

    // 타입 매개변수로 String을 지정했으므로 다른 타입을 허용하지 않음
//        genericsList.add(1234); // 컴파일 오류 발생

    // 제네릭으로 인해 컴파일러가 타입을 알고 있기 때문에
    // 자동 타입 캐스팅이 지원됨
    String first = genericsList.get(0);

    // 컴파일러의 타입 캐스팅 코드 자동 삽입
    // String first = (String) genericsList.get(0);
  }
}