[Effective Java] Item29. 이왕이면 제네릭 타입으로 만들라!

Item29. 이왕이면 제네릭 타입으로 만들라!

• 제네릭 타입을 새로 만드는 것은 조금 어려울 수 있지만, 알아두면 충분한 값어치를 할 것이다.

Object 기반 스택

• 제네릭이 절실한 강력 후보다.

public class Stack {
    private Object[] elements;
    private int size = 0;
    private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;

    public Stack() {
        elements = new Object[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
    }

    public void push(Object e) {
        ensureCapacity();
        elements[size++] = e;
    }

    public Object pop() {
        if(size == 0) throw new EmptyStackException();
        Object result = elements[--size];
        elements[size] = null;
        return result;
    }

    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }

    private void ensureCapacity() {
        if (elements.length == size) {
            elements = Arrays.copyOf(elements, 2 * size + 1);
        }
    }
}

• 제네릭으로 바꿀 때, 클라이언트에는 아무런 해가 없다.
• 현재의 상태로는 클라이언트가 스택에서 값을 꺼낼 때 형변환이 일어난다.
  • 이때 런타임 오류가 날 위험이 존재한다.

제네릭 타입으로

• 일반 클래스를 제네릭 클래스로 만드는 첫 단계는 클래스 선언에 타입 매개변수를 추가하는 일이다.
  • 보통 타입의 이름으로 E를 사용한다.

public class Stack<E> {
    private E[] elements;
    private int size = 0;
    private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;

    public Stack() {
        elements = new E[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
    }

    public void push(E e) {
        ensureCapacity();
        elements[size++] = e;
    }

    public E pop() {
        if(size == 0) throw new EmptyStackException();
        E result = elements[--size];
        elements[size] = null;
        return result;
    }

    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }

    private void ensureCapacity() {
        if (elements.length == size) {
            elements = Arrays.copyOf(elements, 2 * size + 1);
        }
    }
}

• Object -> E로 변경해준다.

변환 시 오류 발생

• E 같은 실체화 불가 타입으로는 배열을 만들 수 없다.
  • 배열을 사용하는 코드를 제네릭으로 만들려 할 경우, 항상 이 문제가 생긴다.

오류 해결 방법 1 : 제네릭 배열 생성 금지 제약을 대놓고 우회하는 방법

• Object 배열 생성 후 제네릭 배열로 형변환해보자.

  public Stack() {
      elements = (E[]) new Object[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
  }
  

  • 컴파일러는 오류 대신 경고를 내보낸다.
  • 이러한 경우는 타입 안전하지 않다.

• 컴파일러로 타입 안전을 증명할 방법은 없다. 다만 우리는 할 수 있다. 직접 비검사 형변환 시 타입 안전성을 증명하자.

  • 이 예제의 경우, elements 배열은 private 필드에 저장되고, 클라이언트에 반환되지 않는다. 또 push 메서드의 타입은 항상 E다.
    • 해당 비검사 형변환은 안전함이 증명되었다.
    • 안전함이 증명되었다면 @SuppressWarnings 애너테이션으로 해당 경고를 숨긴다.
      • 애너테이션 통해 Stack은 깔끔히 컴파일되고, 명시적 형변환 없이도 ClassCastException 걱정을 덜 수 있다.

  @SuppressWarnings("unchecked")
  public Stack() {
      elements = (E[]) new Object[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
  }
  

오류 해결 방법 2 : elements 필드 타입을 E[] -> Object[]

• 이 경우, 첫번째 방법과는 다른 오류 발생

  E result = elements[--size];
  

  • 배열이 반환한 원소를 E로 형변환하면 오류 대신 경고가 뜬다.
    • E는 실체화 불가 타입이다. 컴파일러는 런타임에 이뤄지는 형변환이 안전한지 증명할 수 없다.
    • 이번에도 비검사 형변환을 수행하는 할당문에 @SuppressWarnings 애너테이션을 통해 경고를 숨길 수 있다.

해결 방법의 장단점

1. 첫 번째 방법의 장점
   • 가독성이 좋다.
     • 배열의 타입을 E[]로 선언하여 오직 E 타입 인스턴스만 받음을 확실히 어필한다.
   • 코드가 짧다.
     • 첫 번째 방식은 형변환을 배열 생성 시 한 번만 해주면 된다. 두 번째 방식은 배열에서 원소를 읽을 때마다 형변환한다.
   • 현업에서는 첫 번째 방식을 더 선호한다.
2. 첫 번째 방법의 단점
   • E가 Object가 아닌 한 배열의 런타임 타입이 컴파일타임 타입과 달라 힙 오염을 일으킨다.
     • 힙 오염이 걸리는 경우 두 번째 방식을 고수한다.

한정적 타입 매개변수

• 제네릭 타입 파라미터의 범위를 제한하는 방법이다.

class DelayQueue<E extends Delayed> implements BlockingQueue<E>

• 는 Delayed의 하위 타입만 받는다는 뜻이다.
  • 이렇게 하면 DelayQueue, 이를 사용하는 클라이언트는 DelayQueue의 원소에서 곧바로 Delayed 클래스의 메서드 호출이 가능해진다.
    • 이 경우 ClassCastException은 걱정할 필요가 없다.
• 여기서 E를 한정적 타입 매개변수라 한다.

핵심 정리

• 클라이언트에서 직접 형변환해야 하는 타입보다 제네릭 타입이 더 안전하고 쓰기 편하다.
  • 그러니 새로운 타입 설계 시, 형변환 없이도 사용 가능하게 하여라.
    • 그러려면 제네릭 타입을 사용해야할 가능성이 크다.
• 기존 타입 중 제네릭이었어야 하는 게 있다면 제네릭 타입으로 변경하자.
  • 기존 클라이언트에는 아무 영향도 주지 않는다.
  • 동시에 새로운 사용자를 훨씬 편하게 해준다.