▶ 제네릭 프로그래밍
- 제네릭 프로그래밍(Generic Programming) : 작성한 코드를 다양한 타입의 객체에 대해 재사용하는 객체 지향 기법이다.
- 제네릭은 자바 버전 1.5부터 추가된 기능으로, 복잡한 애플리케이션을 개발할 때 발생하는 여러 가지 버그들을 많이 줄일 수 있다.
- 제네릭은 안드로이드와 같은 애플리케이션을 개발할 때 많이 사용되므로 정확하게 알고 있어야 한다.
- C++ 언어의 템플레이트와 거의 유사한 기능이다.
▶ 제네릭
- 제네릭(Generic) : 클래스를 정의할 때, 구체적인 타입(type)을 적지 않고 변수 형태로 적어 놓는 것이다.
- 클래스를 선언하여 객체를 생성할 때, 구체적인 타입을 기재한다. 즉, 타입을 어떤 클래스 종류의 매개변수로 보는 것이다.
- 기존의 방법 : 이전에는 아래와 같이 Object 타입으로 객체를 받아서 다형성을 이용했는데, 그 이유는 모든 객체가 Object 클래스를 상속하므로 다양한 형태의 데이터를 담을 수 있었기 때문이다.
public class PrevBox {
private Object data;
public void set(Object data) {
this.data = data;
}
public Object get() {
return data;
}
}
단, get() 메소드로 저장한 객체를 반환받을 때 원하는 타입으로 캐스팅(Casting)해야 하는 번거로움이 있었다.
- 제네릭 기법
//제네릭 클래스
public class Box<T> { // T는 타입을 의미한다.
private T data;
public void set(T data) {
this.data = data;
}
public T get() {
return data;
}
}
- 위의 클래스를 선언할 때, 아래와 같이 구체적인 타입을 기재하여 제네릭 클래스를 사용한다.
Box<String> strBox = new Box<String>(); // String 타입만 저장한다.
Box<Integer> intBox = new Box<Integer>(); // Integer 타입만 저장한다.
- 제네릭 클래스(Genenric class)에서는 타입을 변수로 표시한다. 이것을 “타입 매개변수(type parameter)”라고 하며, 타입 매개변수는 객체 생성 시에 프로그래머에 의하여 결정된다.
▶ 타입 매개변수의 표기
- 제네릭 클래스는 여러 개의 타입 매개변수를 가질 수 있으나 타입의 이름은 클래스나 인터페이스 안에서 유일하여야 한다.
- 관례에 의하여 타입의 이름은 “하나의 대문자”로 한다.
- 대문자로 하는 이유는 변수의 이름과 타입의 이름을 구별할 수 있게 하기 위함이다.
- 아래는 일반적으로 널리 사용되는 타입의 이름들이다.
E – Element(요소 : 자바 컬렉션 라이브러리에서 많이 사용된다.)
K – Key
N – Number
T – Type
V – Value
S, U, V 등 – 2번째, 3번째, 4번째 타입
- 다이아몬드 : 자바 SE 7버전부터는 제네릭 클래스의 생성자를 호출할 때, 타입 인수를 구체적으로 주지 않아도 된다. 컴파일러가 문맥에서 타입을 추측하기 때문이다. “<>”를 다이아몬드라고 표현한다.
Box<String> Box = new Box<>(); //Box<String> strBox = new Box<String>(); 와 같다.
- 다중 타입 매개변수(Multiple Type Parameters)
interface Pair<K, V> {
public K getKey();
public V getValue();
}
public class OrderedPair<K, V> implements Pair<K, V> {
private K key;
private V value;
public OrderedPair(K key, V value) {
this.key = key;
this.value = value;
}
public K getKey() {
return key;
}
public V getValue() {
return value;
}
}public class PairTest {
public static void main(String[] args) {
Pair<String, Integer> pair1 = new OrderedPair<String, Integer>(“Even”, 8);
Pair<String, String> pair2 = new OrderedPair<String, String>(“Hi”, “nice~”);
//pair1과 pair2는 인터페이서 Pair 참조 변수로 선언되었다.
//new OrderPair<String, Integer>은 K를 String으로 실체화하고, V를 Integer로 실체화한다.
//오토박싱(autoboxing)에 의하여 int(위의 값 8)가 Integer 객체로 자동 변환된다.
//오토박싱이란 기초 자료형을 대응되는 클래스 객체로 자동 변환해주는 기능이다.
//또는 아래와 같은 방식도 가능하다.
//Pair<String, Integer> pair1 = new OrderedPair<>(“Even”, 8);
//Pair<String, String> pair2 = new OrderedPair<>(“Hi”, “nice~”);
}
}
- Raw 타입 : 타입 매개변수가 없는 제네릭 클래스의 이름이다.
Box<Integer> intBox = new Box<>(); //기존 방식
Box rawBox = new Box(); //Raw 방식
주의할 점은 처음부터 제네릭 클래스가 아니면 Raw 타입이라고 하지 않는다.
Raw 타입은 JDK 5.0 이전에는 제네릭이 없었기 때문에 이전 코드와 호환성을 유지하기 위해 등장하였다. 즉, 타입을 주지 않으면 무조건 Object 타입으로 간주하는 것이다.
▶ 제네릭 메소드
- 일반 클래스의 메소드에서도 타입 매개변수를 사용하여 “제네릭 메소드”를 정의할 수 있다.
- 제네릭 메소드에서의 타입 매개변수의 범위는 메소드 내부로 제한된다.
- 아래는 실제 Array 클래스에 있는 제네릭 메소드의 일부이다.
public class Array {
...
public static <T> T getLast(T[] a)
{
return a[a.length-1];
}
...
}
- 타입 매개변수(<T>)는 반드시 메소드의 수식자(public, static)와 반환형(T) 사이에 위치되어야 한다.
public static <T> T getLast(T[] a)
- 제네릭 메소드를 호출하기 위해서는 실제 타입을 꺽쇠괄호 안에 넣어주어도 되고 생략하여도 된다.
String[] name = {“김철수”, “김영희”, “김숙자”, “김말년”};
String last = Array.<String>getLast(name);
↓
String last = Array.getLast(name); // 컴파일러는 이미 타입 정보를 알고 있다!
- 한정된 타입 매개변수 : 타입 매개변수로 전달되는 타입의 종류를 제한하기 위한 기능으로 extends 키워드를 사용한다.
아래는 한정된 타입 매개변수를 표현하는데 잘못된 예시이다. Array 클래스로 계속 예를 들면,
public class Array {
...
public static <T> T getMax(T[] a) {
if (a == null || a.length = 0) return null;
T largest = a[0];
for(int i = 1; i < a.length; i++) {
if (largest.compareTo(a[i]) > 0) largest = a[i];
}
return largest;
}
...
}
위의 예시에서 T는 compareTo()라고 하는 Comparable 인터페이스를 구현해야 한다. 따라서 클래스의 범위를 Comparable 인터페이스를 구현한 클래스로 제한하는 것이 바람직하다.
아래는 위의 메소드 getMax()를 올바르게 변경한 것이다.
public static <T extends Comparable> T getMax(T[] a) {
...
}
“T extends Comparable”은 타입 T가 Comparable 인터페이스를 구현한 클래스들에 대해서만 호출될 수 있음을 의미한다.
implements 키워드가 아닌 extends 키워드를 사용하는 것에 주의해야 한다. 이를 통해 타입 매개변수에 상속관계가 성립함을 추측할 수 있다.
▶ 제네릭과 상속
- 제네릭에서는 타입 매개변수에 상속관계가 성립한다.
예를 들어 Number를 타입 매개변수로 주어 객체를 생성했다면, Number의 자식 클래스인 Integer, Double, Float 객체도 모두 처리할 수 있다. 맨 처음 작성했던 제네릭 클래스인 Box 를 사용해보자.
public class Box<T> {
private T data;
public void set(T data) {
this.data = data;
}
public T get() {
return data;
}
}
Box<Number> box = new Box<Number>(); // 객체 생성 시 구체적인 타입을 기재한다.
box.add(new Integer(10)); // 타입의 하위 클래스들도 모두 처리된다.
box.add(new Double(10.1));
box.add(new Float(0.0));
- 제네릭에서의 상속에서는 한 가지 주의할 점이 있다.
타입 매개변수에서 상속관계가 성립하는 것과 어떤 타입 매개변수를 가진 제네릭 클래스에서 상속관계가 성립하는 것은 서로 다르다는 것이다.
public void exMethod(Box<Number> number) { ... }
위와 같은 메소드에서는 Box<Integer>와 Box<Double>과 같은 제네릭 클래스는 매개변수로 대입할 수 없다. 그 이유는 Integer 와 Double은 Number와 상속관계가 성립하지만 Box<Integer> 와 Box<Double>은 Box<Number> 와 상속관계가 성립하지 않기 때문이다. 쉽게 아래의 그림을 보면 차이를 알 수 있다.
그러나 Box<Number>와 Box<Integer>, Box<Double> 사이에 상속관계가 성립할 수 있다.
- 제네릭 클래스의 상속 : 제네릭 클래스들 간의 상속도 일반 클래스처럼 extends와 implements 키워드를 사용하여 표시할 수 있다. 아래는 나중에 배울 컬렉션 클래스의 일부이다.
ArrayList<E> implements List<E> { ... }
List<E> extends Collection<E> { ... }
즉, Collection ← List<String> ← ArrayList<String> 순서로 부모 ← 자식 상속관계가 생긴다.
▶ 와일드 카드
- 와일드 카드(Wild Card) : 제네릭을 사용하는 코드에서 타입 매개변수를 기재하는 꺽쇠괄호 속 물음표(?)로 표현되며, 카드 게임에서 조커와 유사한 역할을 한다. 즉, 어떤 타입이던지 나타낼 수 있다.
- 와일드 카드는 매개변수, 필드, 지역 변수의 타입을 나타내는 등 다양하게 사용된다.
- 상한이 있는 와일드 카드 : 전체 타입이 아닌 일정한 상한이 있는 타입을 표시하는데 사용된다.
코드를 작성할 때, <? extends (상한)> 과 같이 작성한다. 예를 들어 List<Integer>, List<Double>, List<Number>에만 적용되는 메소드를 작성하고 싶다면, Integer, Double 클래스는 모두 Number 클래스를 상속받기 때문에 아래와 같이 작성하면 된다.
public static void exMethod(List<? extends Number> list) { ... }
List<? extends Number>의 의미는 Number를 상속받은 어떤 클래스도 ? 자리에 올 수 있다는 것을 의미한다. 이는List<Number>보다는 적용 대상을 넓힌 것이다. List<Number>는 타입 매개변수로 Number에 대해서만 매치되지만 List<? extends Number>은 Number의 자식클래스까지도 타입 매개변수로 매치되기 때문이다.
public static double sumOfList(List<? extends Number> list) {
double s = 0.0;
for(Number n : list) {
s += n.doubleValue();
}
return s;
}
public static void main(String[] args) {
List<Integer> li = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
System.out.println(“sum = ” + sumOfList(li));
}
[출력 결과]
List<Integer> 타입의 li 가 List<? extends Number> 타입을 매개변수로 받는 sumOfList의 메소드에 적용된다.
- 하한이 있는 와일드 카드 : 특정한 타입을 가진 모든 객체에 대해 작동할 때 사용되는 카드로, <? super (하한)>와 같은 문법을 사용한다.
예를 들어 Integer 객체를 가질 수 있는 모든 객체를 리스트에 추가하는 메소드를 작성한다면, List<Integer>, List<Number>, List<Object>와 같은 Integer 값을 가지고 있는 모든 객체에 대하여 해당 메소드를 적용시킬 수 있다.
public static void addNumbers(List<? super Integer> list) {
for(int i = 1; I <= 10; i++) {
list.add(i);
}
}
- 한도가 없는 와일드 카드 : 모든 타입에 매치되는 와일드 카드로, 단순히 <?> 로 표현된다. 즉, List<?> 라고 코드를 작성하면 모든 타입의 리스트를 사용하게 되는 것이다.
주의할 점은 List<?>와 List<Object>는 혼동할 수 있으나 차이가 있다는 것이다.
public static void printList(List<Object> list) {
for(Object element : list) {
System.out.println(element + ", ");
}
System.out.println();
}
위의 경우 printList() 메소드는 Object 객체의 리스트(List<Object>)만 출력할 수 있다. 그 이유는 List<Integer>, List<String>, List<Double>와 같은 클래스들은 List<Object>의 자식이 아니기 때문이다.
앞에서 언급했듯이 타입 매개변수 간의 상속관계가 성립한 것이지 클래스간의 상속관계는 성립되지 않았다.
아래는 모든 타입에 매치되는 리스트를 매개변수로 받을 수 있는 올바르게 작성된 코드이다.
public static void printList(List<?> list) {
for(Object element : list) {
System.out.println(element + “, ”);
}
System.out.println();
}
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