[Java 중급] 제네릭이 필요로 하게 된 계기와 제네릭 사용법

1. 제네릭을 필요로 하게 된 계기

- 코드 중복을 해결과 코드 안전성을 모두 해결할 수 없었던 다형성과 다운캐스팅. 

 

데이터 타입에 따라 클래스를 별도로 set메서드와 get메서드로 데이터를 보관하고 꺼내는 것이 번거롭다.

그래서 Object는 모든 타입의 부모이므로 Object를 부모클래스로 하여 set과 get 메서드를 생성하여 다형성을 사용해서 번거로움을 해결을 시도하였다.

Main 클래스에서 다운캐스팅을 하였다. 

Object integerBox = new ObjectBox();
integerBox.set(10);
Integer integer = (Integer) integerBox.get(); //Object -> Integer 캐스팅
System.out.println("integer = "+ integer);

 

문제는 integerBox.set 메서드는 모든 타입인 부모인 Object를 매개변수로 받기 때문에 세상의 어떤 데이도 입력받을 수 있다.

따라서 integerBox.set("문자100");으로 문자열을 입력해도 자바 언어 입장에서는 아무런 문제가 되지 않는다.

하지만 잘못된 타입의 갑을 전달하면 값을 꺼낼 때 문제가 발생한다. 

Integer result = (Integer) integerBox.get(); //1
Integer result = (Integer) "문자100"; //2
Integer result = (Integer) "문자100"; //3,예외 발생 String을 Integer로 캐스팅할 수 없다.

 

숫자가 들어가 있는 것을 예상한 박스에는 문자열이 들어가 있었다.

결과적으로 다운 캐스팅시에 String을 Integer로 캐스팅 할 수 없다는 예외가 발생하고 프로그램이 종료된다.

1. 데이터를 보관하고 뽑아내는 set메서드와 get메서드 기능을 데이터 타입별로 클래스를 별도로 만드는게 번거롭다 (문제점 발생)
2. 번거로움을 해결하고자 다형성을 활용하여 코드의 중복을 제거하는 것을 시도하였다
 - Object 부모클래스를 생성하고 Main클래스에서 각 유형의 데이터로 다운캐스팅 하여서.
3. set()의 매개변수는 Object이기 때문에 모든 유형의 데이터 타입이 문제 없이 들어간다.
   (번거로움은 해결하였지만 또다른 문제점 발생)
4. 의도한 데이터 타입으로 다운 캐스팅 할 때, 다른 데이터 타입이 들어가있는 것으로 캐스팅이 불가하여 예외가 발생한다. 

그래서 우리는 코드 재사용과 타입 안전성이라는 두 마리 토끼를 한 번에 잡을 수 있는 제네릭을 사용한다. 

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2. 제네릭 - 코드 재사용과 타입 안전성을 모두 잡아보자!

 

package generic.ex1;

public class GenericBox<T> {

    private T value;
    
    public void set(T value) {
        this.value = value
    }
    
    public T get() {
        return value;
    }
}

`<>`를 사용하는 클래스를  제네릭 클래스라고 하며,

이 기호( `<>` )는 일반적으로 다이아몬드라고 부른다.  

제네릭 클래스를 사용하면 `Integer`나 `String` 같은 특정 타입을 미리 정하지 않아도 된다.  

클래스명 오른쪽에 `<T>`와 같이 선언하면 해당 클래스는 제네릭 클래스가 되며,

여기서 `T`는 타입 매개변수라고 한다.  

 

타입 매개변수 `T`는 나중에 실제로 사용할 때 `Integer`, `String` 등으로 대체될 수 있다.  

클래스 내부에서 타입이 필요한 곳에 `T`를 사용해 예를 들어 `T value`와 같이 선언하면,

나중에 지정된 타입에 따라 처리된다.

 

package generic.ex1;

public class BoxMain3 {

   public static void main(String[] args) {
      GenericBox<Integer> integerBox = new GenericBox<Integer>(); // 생성시점에 T의 타입 결정
      integerBox.set(10);
      //integerBox.set("문자100"); // Integer 타입만 허용, 컴파일 오류
      Integer integer = integerBox.get(); //Integer 타입 변환 (캐스팅 X)
      System.out.println("integer = " + integer);
      
      //원하는 모든 타입 사용 가능
GenericBox<Double> doubleBox = new GenericBox<Double>(); doubleBox.set(10.5);
Double doubleValue = doubleBox.get(); System.out.println("doubleValue = " + doubleValue);


      //타입 추론: 생성하는 제네릭 타입 생략 가능
        GenericBox<Integer> integerBox2 = new GenericBox<>();
   }

}

 

실행 결과

integer = 10
doubleValue = 10.5

 

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생성 시점에 원하는 타입 지정
제네릭 클래스는 다음과 정의한다. `<>` (다이아몬드 기호)안에 타입 매개변수를 정의하면 된다.

class GenericBox<T>

 

 

제네릭 클래스는 생성하는 시점에 `<>` 사이에 원하는 타입을 지정한다.

new GenericBox<Integer>()

 

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T에 Integer를 적용한 GenericBox 클래스

 public class GenericBox<Integer> {
      private Integer value;
      public void set(Integer value) {
          this.value = value;
}
      public Integer get() {
          return value;
} }

T` 가 모두 `Integer` 로 변한다. 따라서 `Integer` 타입을 입력하고 조회할 수 있다.

이제 `set(Integer value)` 이므로 이 메서드에는 `Integer` 숫자만 담을 수 있다.

`get()` 의 경우에도 `Integer` 를 반환하기 때문에 타입 캐스팅 없이 숫자 타입으로 조회할 수 있다.

Integer integer = integerBox.get(); // Integer 타입 반환 (캐스팅 X)

 

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타입 추론

GenericBox<Integer> integerBox = new GenericBox<Integer>() // 타입 직접 입력 
GenericBox<Integer> integerBox2 = new GenericBox<>() // 타입 추론

첫 번째 줄의 코드를 보면, 변수를 선언할 때와 객체를 생성할 때 <Integer>가 두 번 등장한다.

자바는 변수 선언 시 사용된 <Integer>를 보고, 객체 생성 시 필요한 타입 정보를 얻을 수 있다.

따라서, 두 번째 줄의 코드처럼 new GenericBox<>()와 같이 타입 정보를 생략할 수 있다.

이를 타입 추론이라 하며,

자바가 스스로 타입 정보를 유추하여 개발자가 타입 정보를 생략할 수 있도록 해준다.

 

다만, 타입 추론은 모든 상황에서 가능한 것이 아니다.

자바 컴파일러가 타입을 추론할 수 있는 경우에만 가능하며,

이를 위해 주변 코드에 읽을 수 있는 타입 정보가 존재해야 한다.

쉽게 말해, 타입 정보가 명확하게 드러난 상황에서만 추론이 가능하다.

 

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정리
제네릭을 사용한 덕분에 코드 재사용과 타입 안전성이라는 두 마리 토끼를 모두 잡을 수 있었다.