[JAVA] Java 제네릭(Generics)이란?

[JAVA] Java 제네릭(Generics)이란?

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지난 포스팅에서 Java 컬렉션(Collection)에 대하여 알아보았다. 

오늘은 Java의 컬렉션을 사용하면서 볼 수 있는 <T>, <String>, <Object, String> 등과 같은 표현인 제네릭(Generics)에 대하여 알아보려 한다.

■ Generics

제네릭(Generics)란 무엇인가? 간단하게 컬렉션 ArrayList와 List를 통해 알아보겠다.

ArrayList와 List 등 컬렉션을 사용할 때 아래와 같이 선언을 해준다.

// ArrayList

ArrayList<String> arrList = new ArrayList<String>();

// List

List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();

현재 ArrayList를 보면 <>안에 String, List에는 <>안에 int형을 나타내는 Integer가 들어가 있다.

이 <>를 제네릭(Generics)이라 하는데, 이 <>안에 어떠한 타입을 선언해주어 해당 ArrayList, List 등이 사용할 객체의 타입을 지정해준다는 뜻이다. 이는 다룰 객체의 타입을 미리 명시하여 객체의 형변환을 사용할 필요없게 하며, 내가 사용하고 싶은 데이터 타입만 사용할 수 있게 해주는 효과가 있습니다. 

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
 
public class Generics {
 
    public static void main(String[] args) {
        
        ArrayList<String> arrList = new ArrayList<String>();
        
        arrList.add("박지성");
        arrList.add("손흥민");
        arrList.add("기성용");
        
        for(int i=0; i<arrList.size(); i++){
            System.out.println("arrList : " + arrList.get(i));
        }
        
        List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        list.add(123);
        list.add(456);
        list.add(789);
        
        for(int i=0; i<list.size(); i++){
            System.out.println("list : " + list.get(i));
        }
    }
 
}

위의 예시를 보면,

ArrayList는 String으로 선언해주어, ArrayList는 String 객체만 다루게 되며,

List는 Integer로 선언해주어, List는 int형 객체만 다루게 됩니다.

이렇듯 미리 사용할 객체의 타입을 명시해 주었기에 다음과 같이 제네릭과 맞지않는 객체의 타입이 올 경우 컴파일 에러가 발생하게 됩니다.

위의 예시를 통해 제네릭(Generics)은 크게 2가지의 장점을 가지고 있다.

1. 타입의 안정성 : 의도하지 않은 타입의 객체가 저장되는 것을 막고, 다른 타입의 객체로 인한 타입 형태가 맞지 않아 발생하는 문제를 없애준다.

2. 불필요한 형변환을 줄여 코드의 간결함 : 타입을 미리 명시함으로써 다른 타입의 객체가 저장되지 않아 객체를 꺼내 사용할 시 형변환을 통한 타입을 맞출 필요가 없어 코드를 간결하게 줄일 수 있다.

■ Generics의 다형성

제네릭(Generics)에도 다형성 개념을 사용할 수 있다. 

위에서 제네릭(Generics)에 대해 알아볼때는 ArrayList라던지 List 등 컬렉션의 사용에서 예시를 들었는데 제네릭(Generics)은 컬렉션에서만 사용되는 개념이 아니고 클래스, 인터페이스 등 다양하게 사용될 수 있다. 

이번 다형성의 예시는 클래스 타입 제네릭(Class Generic type)으로 예시를 들어보겠다.

public class Generics {
 
    public static void main(String[] args) {
        
        ArrayList<Sports> arrList = new ArrayList<Sports>();
        arrList.add(new Sports());
        arrList.add(new Soccer());
        arrList.add(new Baseball());
        
        Sports sports = arrList.get(0);
        Soccer soccer = (Soccer) arrList.get(1);
    }
 
}
 
class Sports{}
 
class Soccer extends Sports{}
 
class Baseball extends Sports{}

위의 예시를 보면, Sports라는 클래스 타입의 ArrayList를 생성하였다.

Sports클래스는 부모 클래스로 하위(자식)클래스인 Soccer, Baseball 클래스가 부모클래스를 상속받고 있다.

6~8번째 라인)을 보면 부모 클래스 본인 뿐만아니라 Soccer와 Baseball 객체도 부모클래스 타입으로 선언된 ArrayList에 저장될 수 있다.

이는 바로 제네릭(Generics)의 다형성으로 부모클래스로부터 상속을 받았기에 가능한것이다.

다만, 15~16번째 라인)에서 처럼 해당 ArrayList에서 객체를 꺼낼때 부모 본인은 문제가 없지만 자식클래스는 본인의 타입으로 다시 형변환을 해주어야 한다.

부모와 자식간의 상속관계가 있다하여도 다음과 같이 사용할 수는 없다.

ArrayList<Sports> arrList = new ArrayList<Soccer>();

■ 와일드카드

제네릭(Generics)은 보통 하나의 타입을 지정, 명시하지만 하나 이상의 타입을 지정해야 하는 경우가 발생할 수 있다. 이를 위해 와일드카드라는 것을 이용해 해결할 수 있다.

와일드카드란 '?'를 이용해 하나 이상의 타입을 가능하게 하는데 여기서 ?는 어떤 타입도 가능하다는 랜덤의 뜻이 아닌가 싶다(?)

ArrayList<? extends Sports> arrList = new ArrayList<>();

ArrayList<?> arrList = new ArrayList<>();

ArrayList<? super Soccer> arrList = new ArrayList<>();

이렇게 3가지 형태로 와일드카드를 쓸 수 있는데,

예를 들어 Sports라는 운동종목을 통틀으는 최상위 클래스가 있다고 하자.

간단히 Sports 하위 클래스로 Skating과 Golf라는 클래스가 존재하며, Skating 클래스 하위에는 SortTrack과 SpeedSkating이라는 하위 클래스가 존재한다. 

다음과 같은 그림이 될텐데,

여기서 와일드카드의 쓰임에 따라 추가가 허용되는 타입의 범위가 달라진다.

1. ArrayList<?> arrList : 와일드카드 ?만 왔음으로 모든 스포츠 Sports클래스의 하위 클래스 타입이 올 수 있다.

2. ArrayList<? extends Skating> arrList : Skating과 이를 상속받은 SpeedSkating, SortTrack이 타입으로 올 수 있다.

3. ArrayList<? super Golf> arrList : Golf와 함께 Sports클래스 타입만 올 수 있다.

■ 복수(여러개)의 Generics 사용법

클래스 내에서 여러개의 제네릭(Generics)을 필요로 하는 경우가 있다.

class Soccer{
    public String team;
    Soccer(String team){
        this.team = team;
    }
}
 
class Player<T, S>{
    public T team;
    public S name;
    
    Player(T team, S name){
        this.team = team;
        this.name = name;
    }
}
 
public class Generics {
 
    public static void main(String[] args) {
        
        Player<Soccer, String> player = new Player<Soccer, String>(new Soccer("ManUtd"), "JSPark");
        System.out.println();
    }
}

복수의 제네릭(Generics)을 사용해야 할 경우 8번째 라인)과 같이 ','를 이용해 복수의 제네릭(Generics)을 명시해주면 된다.

오늘은 Java의 제네릭(Generics)에 대해 알아보았다. 제네릭에 대한 것은 이것보다 더 많은 규약이 있을 것이다. 

잘못된 부분은 댓글로 지적해주시고, 부족한 부분은 채워가도록 하겠다.