ITEM29. 이왕이면 제네릭 타입으로 만들라

JDK가 제공하는 제네릭 타입과 메서드를 사용하는 일은 일반적으로 쉬운 편이지만,

제네릭 타입을 새로 만드는 일은 조금 더 어렵다.

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Object 기반 스택

"Generic이 절실한 강력 후보! 스택!"

public class Stack {
    private Object[] elements;
    private mnt 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; // 다쓴참조해제 
        return result;
    }

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

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

 

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STEP1. 클래스 선언에 타입 매개변수 추가

• 스택이 담을 원소의 타입 하나만 추가하면 된다.
• 이때 타입 이름으로는 보통 E를 사용한다. (ITEM68)

// 컴파일 되지 않는 코드 클래스에 <E> 추가 
public class Stack<E> {
    // Object[] -> E[]
    private E[] elements;
    private int size = 0;
    private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;

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

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

    // Object -> E
    public E pop() {
        if (size = 0)
            throw new EmptyStackException();

        // Object -> E
        E result = elements[-size];
        elements[size] = null; //다쓴참조해제 
        return result;
    }
    // isEmpty와ensureCapacity메서드는그대로다. 
}

• 컴파일되지 않는다. E[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY]
  E와 같은 실체화 불가 타입으로는 배열을 만들 수 없다.

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STEP2. 제네릭 배열 생성을 금지를 우회방법이 있지!

※ 잠깐, Object VS 제네릭 혼란스럽다면!

• Object 클래스: 자바의 모든 클래스의 최상위 조상 클래스
  ex) Object a; String str = (String) a;
  이런식으로 Object 변수를 String, Integer 등으로 타입변환해 줄 수 있는 최상위 조상 클래스
• 제네릭 : 다양한 타입의 객체에 재사용을 높일 수 있는 기법으로,
  클래스에서 사용할 타입을 외부에서 설정하는 것을 말함
  ex) 재활용이 가능하고, 강제적으로 타입변환이 필요 x

2-1. 대놓고 우회

Object 배열을 생성한 다음 제네릭 배열로 형변환해보자

(E()) new Object [DEFAULT_INITIAL_CAPACITY]

// 배열을 사용한 코드를 제네릭으로 만드는 방법 1
public class Stack<E> {
    // ...

    // 배열 elements 는 push(E)로 넘어온 E 인스턴스만 담는다.
    // 따라서 타입 안전성을 보장하지만, 이 배열의 런타임 타입은 E[]가 아닌 Object[]이다.
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public Stack() {
        elements = (E[]) new Object[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
    }
    // ...
}

비검사 형변환이 타입 안정성을 해치지 않음을 프로그램이 아닌 본인 스스로 확인한다

-> stack코드에서 다른 메서드에 전달 반환되는 일이 없으므로, 비검사 형변환은 안전하다

->안전하다 판단했다면, @SuppressWarnings 어노테이션으로 경로를 숨긴다 (ITEM27)

 

2-2. elements 필드의 타입을 E[]에서 Object[]로 바꾸는 방법

E result = (E) elements[--size];

E는 실체화가 불가 타입이므로, 현변환이 안전하면 @SuppressWarnings("unchecked") 추가함 

// 배열을 사용한 코드를 제네릭으로 만드는 방법 2
public class Stack<E> {
    // 비검사 경고를 적절히 숨긴다.
    public E pop() {
        if (size == 0)
            throw new EmptyStackException();

        // push에서 E 타입만 허용하므로 이 형변환은 안전하다.
        @SuppressWarnings("unchecked")
        E result = (E) elements[--size];

        elements[size] = null;
        return result;
    }
}

• 첫 번째 방법은 가독성이 더 좋다.
  • 배열의 타입을 E[]로 선언하여 오직 E 타입 인스턴스만 받음을 확실히 어필한다.
  • 첫 번째 방법은 형변환을 한 번만 해주면 되지만,
    두 번째 방식에서는 배열의 원소를 읽을 때마다 형변환을 해줘야 한다.
• 하지만 배열의 런타임 타입이 컴파일타임 타입과 달라 힙 오염(ITEM 32)를 일으킬 수 있다.

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제네릭  Stack을 만들어두면 T에 String형을 넣어 사용하는 방법

public class Stack<T> {
    public static void main(String[] args) {
        Stack<String> stack = new Stack<>();
        for (String arg : args) {
            stack.push(arg);
        }
        while (!stack.isEmpty()) {
            System.out.println(stack.pop().toUpperCase());
        }
    }
}

Stack 에서 꺼낸 원소에서 String의 toUpperCase 메서드를 호출할 때 명시적 형변환을 수행하지 않는다.

(컴파일러에 의해 자동 생성)

즉, 형변환이 항상 성공함을 보장한다.

• HashMap 같은 제네릭 타입은 성능을 높일 목적으로 배열을 사용하기도 한다.
• Stack 예처럼 대다수의 제네릭 타입은 타입 매개변수에 아무런 제약을 두지 않는다.
  Stack<Object>, Stack<int[]>, Stack<List<String>>, Stack 등 어떤 참조 타입으로도 Stack을 만들 수 있다.
• 기본 타입은 사용할 수 없다.
  Stack<int>나 Stack<double>을 만들려고 하면 컴파일 오류가 난다.
• 이는 자바 제네릭 타입 시스템의 근본적인 문제이나, 박싱된 기본타입을 사용해 우회할 수 있다.(ITEM61)

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정리

• 클라이언트에서 직접 형변환해야 하는 타입보다 제네릭 타입이 더 안전하고 쓰기 편하다.
• 새로운 타입을 설계할 때는 형변환 없이도 사용할 수 있도록 하라.
• 그런 경우 제네릭 타입으로 만들어야 하는 경우가 많다.
• 기존 타입 중 제네릭이었어야 하는 부분이 있다면 제네릭 타입으로 변경하자.
• 기존 클라이언트에는 아무런 영향을 주지 않으면서, 새로운 사용자를 훨씬 편하게 해주는 길이다. ITEM26