[JAVA] 제네릭(Generic)

제네릭(Generic)

제네릭은 다양한 타입의 객체들을 다루는 메서드나 컬렉션 클래스에 컴파일 시 타입을 체크해주는 기능이다.

객체의 타입을 컴파일 시에 체크해주기 때문에 형변환의 번거로운 작업이 줄고 안정성이 증가한다.

public class GenericTest {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList arr = new ArrayList();
        for(int i =1 ; i <= 5; i++){
            arr.add(i);
        }
        int sum = 0;

        for (Object o : arr) {
            sum += (int)o;
        }
    }
}

위와 같이 ArrayList를 사용하면 Object로 반환되기 때문에 하나하나 형변환해서 더해야 하고 문자열같이 다른 타입의 데이터가 리스트에 들어갈 수도 있기 때문에 예외가 터져 프로그램이 종료될 위험이 있다.

 

제네릭을 사용하면 위와 같은 문제들을 해결할 수 있다.

ArrayList의 코드를 보면 <E> 를 타입 변수라고 하고 E부분에 타입을 적고 사용하면 된다.

ArrayList<Integer> arr = new ArrayList<>();

위처럼 <> 안에 타입만 지정해 주면 된다. 

 

<> 안에 들어가는 타입 변수는 아무렇게나 적어줘도 상관없지만 문서에는 다음과 같이 나와있다.

https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/generics/types.html

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제네릭(Generic) 클래스

class Data<T>{
    private T data;
    public Data(T data){
        this.data = data;
    }
    public T getData() {
        return data;
    }
    public void setData(T data) {
        this.data = data;
    }
}

제네릭 클래스는 위와 같이 <>와 타입 변수로 클래스를 만들면 인스턴스를 생성할 때 원하는 임의의 타입을 넣어서 사용할 수 있다.

Data<String> d1 = new Data<>("123");
Data<Integer> d2 = new Data<>(123);
Data<Boolean> d3 = new Data<>(true);

인스턴스를 생성하는 new Data<>에는 타입이 생략되었는데 참조 변수의 타입으로 유추할 수 있기 때문에 생략이 가능하다.

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클래스 타입 변수의 제한

제네릭 클래스는 타입 변수를 명시해 한 타입으로 제한해서 사용할 수 있게 한다. 클래스의 타입 변수로 어떤 타입이든 명시하면 사용할 수 있다는 말이다. 클래스에 명시하는 타입을 제한하고 싶을 때는 방법은 extends 키워드를 사용해서 타입을 제한할 수 있다.

class Box<T> {}
class FruitBox<T extends Fruit> extends Box<T>{}

class Fruit{}
class Apple extends Fruit{}
class Grape extends Fruit{}
class Toy{}

public class GenericTest {
    public static void main(String[] args) {
        FruitBox<Fruit> fruitBox = new FruitBox<Fruit>();
        FruitBox<Apple> appleBox = new FruitBox<Apple>();
        FruitBox<Grape> grapeBox = new FruitBox<Grape>();
        FruitBox<Toy> toyBox = new FruitBox<Toy>(); //에러
    }
}

FruitBox의 제네릭 타입 변수를 보면 <T extends Fruit>으로 명시했다.

이는 FruitBox의 타입 변수는 Fruit과 하위 클래스들만 가능하다고 명시한 것이다. 그래서 main을 보면 Toy 클래스는 Fruit 클래스의 상속을 받지 않아서 인스턴스를 생성하지 못하고 에러가 난다. 

 

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와일드 카드

와일드 카드는 제네릭에서 타입의 상한, 하한을 제한할 수 있다.

<? extends T> 상한 제한. T와 하위 타입만 가능
<? super T>    하한 제한. T와 상위 타입만 가능
<?>                 제한 없음 <? extends Object>와 같음

class Phone {}

class IPhone extends Phone {}
class Galaxy extends Phone {}

class IPhone13Pro extends IPhone {}
class ZFlip3 extends Galaxy {}

class User<T> {
    public T phone;

    public User(T phone) {
        this.phone = phone;
    }
}

IPhone과 Galaxy는 Phone을 상속받고 IPhone13Pro와 ZFlip3는 각각 IPhone과 Glaxay를 상속받는 구조를 갖는다고 하자.

class Function {
    public static void katalk(User<? extends Phone> user) {
        System.out.println("phone = " + user.phone.getClass().getSimpleName() + " katalk");
    }

    public static void faceId(User<? extends IPhone> user) {
        System.out.println("phone = " + user.phone.getClass().getSimpleName() + " IPhone FaceId");
    }

    public static void samsungPay(User<? extends Galaxy> user) {
        System.out.println("phone = " + user.phone.getClass().getSimpleName() + " Samsung Pay");
    }
}

Functin 클래스는 기능을 정의한 클래스이다. 위와 같이 와일드카드로 타입을 제한하고 각 기능을 호출해보자.

public class GenericTest {
    public static void main(String[] args) {
        Function.katalk(new User<Phone>(new Phone()));
        Function.katalk(new User<IPhone>(new IPhone()));
        Function.katalk(new User<Galaxy>(new Galaxy()));
        Function.katalk(new User<IPhone13Pro>(new IPhone13Pro()));
        Function.katalk(new User<ZFlip3>(new ZFlip3()));

//        Function.faceId(new User<Phone>(new Phone())); //에러
        Function.faceId(new User<IPhone>(new IPhone())); //애러
        Function.faceId(new User<IPhone13Pro>(new IPhone13Pro()));
//        Function.faceId(new User<Galaxy>(new Galaxy())); //에러
//        Function.faceId(new User<ZFlip3>(new ZFlip3())); //에러

//        Function.samsungPay(new User<Phone>(new Phone())); //에러
//        Function.samsungPay(new User<IPhone>(new IPhone())); //에러
//        Function.samsungPay(new User<IPhone13Pro>(new IPhone13Pro())); //에러
        Function.samsungPay(new User<Galaxy>(new Galaxy()));
        Function.samsungPay(new User<ZFlip3>(new ZFlip3()));
    }
}

katalk 메서드는 <? extends Phone>으로 Phone을 상속받는 하위 클래스들로 타입을 명시해서 모든 타입 변수가 가능하다.

faceId는 <? extends IPhone>으로 명시했고 Phone 그리고 Galaxy와 하위 클래스는 faceId 메서드의 타입 변수가 될 수 없다.

마찬가지로 samsungPay에는 IPhone과 하위클래스 그리고  Phone 클래스는 타입 변수로 명시가 불가능하다.