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Item 28. 배열 대신 List를 사용하라

Generic 요약

Generic 사용 배경

애초에 왜 Generic이라는 개념이 나왔을까?

Generic 이전에는 Object가 그 자리를 대체했었다.

class ObjectBox{
	Object item;
    void setItem(Object item){this.item = item; }
    Object getItem() { return item; }
}

크게 문제될 게 없어 보이지만 아니다.

Object로 모든 객체가 들어올 수 있기 때문에 get을 하는 경우 늘 타입체크를 해줘야 했다.

Generic 사용 전: Runtime Error

Generic을 사용하지 않은 List의 경우 디버깅이 어렵다. 타입 매개변수를 정의하지 않는다면 Object 타입을 받게 된다


  public class GenericBasic {

   public static void main(String[] args) {

       List numbers = new ArrayList();
       numbers.add(10);
       numbers.add("whiteship");

       for (Object number: numbers) {
           System.out.println((Integer)number);
       }

String형을 Integer로 타입캐스팅할 수 없기 때문에 런타임에서 ClassCastException 에러가 난다

Generic 사용 이후: Fail fast

...
    List<Integer> nuberms = new ArrayList<>();
    nuberms.add(10);
    nuberms.add("whiteship");

    for (Integer number: nuberms) {
        System.out.println(number);
    }
}
```

타입 변수에 Integer를 썼기 때문에 문자열을 입력하는 순간부터 컴파일 에러가 발생한다.

한정적 타입변수 <~ extends>

선언 시 vs 사용 시 선언 시에 타입의 범위를 제한할 수 있다. 아래처럼 Number의 하위타입만 받게 선언했다면, 사용 시점에는 Integer처럼 하위타입만 가능하다.

public class Box<E extends Number>{
    private E get(){
	    return this.item;
    }
	public static void main(String[] args){
		Box<Integer> box = new Box<>();
		box.add(10);
		printBox(box);
	}
}

만약 main 메서드에서 String 타입 등을 쓴다면 컴파일 에러가 발생한다

    private static void printBox(Box<String> box){
		System.out.println(box.get());
	}

한편, Object로 선언 시 주의해야 한다.

	private static void printBox(Box<Object> box){
		System.out.println(box.get());
	}

Object 배열과 달리 Object 타입 매개변수를 쓴 리스트의 경우 반드시 Object 타입만 넣을 수 있다.(하위타입 불가능)

비한정적 와일드카드 '?'

Object 배열이 하위타입 호환 가능하듯, 와일드카드를 쓰면 특정 클래스 하위 타입을 넣을 수 있다. 한편, 와일드카드 사용 시 <? extends Object> 같은 케이스는 와일드카드로 대체할 수 있다.

배열과 List의 차이

Array vs ArrayList

특징 배열 리스트
요소 primitive+object object only
Generic XXX Generic 사용가능
실체화 O X
타입 함께 변화 O X

배열과 Generic의 차이

공변 vs 불공변

디버깅이 어려운 공변(배열)

Object[] objectArray = new Long[1];
/* ArrayStoreException 발생 */
objectArray[0] = "String은 타입이 달라 넣을 수 없음";

런타임이 되어서야 실패한다.

디버깅이 쉬운 불공변(List)

List<Object> objectList = new ArrayList<Long>();
objectList.add("타입이 달라 넣을 수 없음");

실체화

배열은 자신이 담고 있는 원소의 타입을 런타임에도 알고 있다 제네릭은 컴파일러에게 표시해주는 용도이므로, 컴파일러가 적힌 타입대로 컴파일 시점에 타입캐스팅을 하게 된다.

Generic 배열을 만든다면?

public static void main(String[] args) {
  List<String>[] stringLists = new List<String>[1];	// (1) List<String>을 원소로 담고 있는 배열
  List<Integer> intList = List.of(42);				// (2)
  Object[] objects = stringLists;						// (3)
  objects[0] = intList;								// (4)
  String s = stringLists[0].get(0);					// (5)
}

(3) : (1)에서 생성한 List을 원소로 담고 있는 배열을 Object 타입의 배열 Objects에 할당한다.

List 또한 Object이기 때문에 할당할 수 있다. (4) : (2)에서 생성한 List의 인스턴스를 Objects의 첫 원소로 저장한다.

제너릭은 소거방식이기 때문에 컴파일 시 List의 타입이 단순히 List가 되고, 공변 항목에서 다뤘듯 List 자체는 Object 타입이므로 ArrayStoreException이 발생하지 않는다.

이렇게 되면 List 인스턴스만 담겠다고 선언한 stringLists 배열에 intList의 인스턴스가 저장돼 있다. 컴파일러는 List의 Integer 타입에 맞추어 get(0) 시점에 타입캐스팅을 하는데, 이를 할당받는 s의 타입은 String이므로 (5)에서 ClassCastException이 발생한다.

결론, 요약

  • 제네릭은 런타임에 타입 소거되며, 배열은 타입을 기억한다
  • 제네릭은 런타임의 ClassCastException을 방지하기 위해서 만들어졌다
  • 그러므로 제네릭 배열을 만든다면 타입 안정성(컴파일 시점의 체크)도 해치고, 굳이 만든다면 컴파일러가 타입을 보장해주지 못하므로 unchecked exception 경고를 띄운다.
  • 다만 성능을 위해 컬렉션 라이브러리에서는 오브젝트 배열을 사용하기도 한다. (뒷장에 나올 예정)