오늘은 제네릭 프로그래밍과 컬렉션 프레임워크의 개요에 대해 공부해보았다.
제네릭 프로그래밍이란
변수의 선언이나 메서드의 매개변수를 하나의 참조 자료형이 아닌 여러 자료형을 변환될 수 있도록 프로그래밍 하는 방식이다.
실제 사용되는 참조자료형으로의 변환은 컴파일러가 검증하므로 안정적인 프로그래밍 방식이다.
제네릭 메서드 내에서의 자료형 매개변수는 메서드 내에서만 유효하다. 즉 지역변수와 같은 개념이라고 할 수있다.
컬렉션 인테페이스는
하나의 객체의 관리를 위해 선언된 인터페이스로 필요한 기본메서드가 선언되어 있다.
하위에 List, Set 인터페이스가 있다.
<추가공부>
제네릭 프로그래밍
제네릭 프로그래밍(영어: generic programming)은 데이터 형식에 의존하지 않고, 하나의 값이 여러 다른 데이터 타입들을 가질 수 있는 기술에 중점을 두어 재사용성을 높일 수 있는 프로그래밍 방식이다.
제네릭 프로그래밍은 여러가지 유용한 소프트웨어 컴포넌트들을 체계적으로 융합하는 방법을 연구하는 것으로 그 목적은 알고리즘, 데이터 구조, 메모리 할당 메커니즘, 그리고 기타 여러 소프트웨어적인 장치들을 발전시켜 이들의 재사용성, 모듈화, 사용 편이성을 보다 높은 수준으로 끌어올리고자 하는 것이다.
출처:
제네릭(Generic)
클래스, 메소드에 가변 타입을 지원하는 제네릭을 알아보자
제네릭이란?
제네릭(Generic)은 클래스 내부에서 사용할 데이터 타입을 외부에서 지정하는 기법을 의미한다. 말이 어렵다.
package org.opentutorials.javatutorials.generic;
class Person<T>{
public T info;
}
public class GenericDemo {
public static void main(String[] args) {
Person<String> p1 = new Person<String>();
Person<StringBuilder> p2 = new Person<StringBuilder>();
}
}
그림을 보자. p1.info와 p2.info의 데이터 타입은 결과적으로 아래와 같다.
p1.info : String
p2.info : StringBuilder
그것은 각각의 인스턴스를 생성할 때 사용한 <> 사이에 어떤 데이터 타입을 사용했느냐에 달려있다.
Person<String> p1 = new Person<String>();
변수 p1의 데이터 타입을 정의하고 있다.그리고 인스턴스를 생성하고 있다.
즉 클래스를 정의 할 때는 info의 데이터 타입을 확정하지 않고 인스턴스를 생성할 때 데이터 타입을 지정하는 기능의 제네릭이다.
제네릭이 무엇인가를 알았으니까 이제 제네릭을 사용하는 이유를 알아보자.
제네릭을 사용하는 이유
타입 안전성
package org.opentutorials.javatutorials.generic;
class StudentInfo{
public int grade;
StudentInfo(int grade){ this.grade = grade; }
}
class StudentPerson{
public StudentInfo info;
StudentPerson(StudentInfo info){ this.info = info; }
}
class EmployeeInfo{
public int rank;
EmployeeInfo(int rank){ this.rank = rank; }
}
class EmployeePerson{
public EmployeeInfo info;
EmployeePerson(EmployeeInfo info){ this.info = info; }
}
public class GenericDemo {
public static void main(String[] args) {
StudentInfo si = new StudentInfo(2);
StudentPerson sp = new StudentPerson(si);
System.out.println(sp.info.grade); // 2
EmployeeInfo ei = new EmployeeInfo(1);
EmployeePerson ep = new EmployeePerson(ei);
System.out.println(ep.info.rank); // 1
}
}
그리고 아래 코드를 보자. 위의 코드는 StudentPerson과 EmployeeInfo가 사실상 같은 구조를 가지고 있다. 중복이 발생하고 있는 것이다. 중복을 제거해보자.
package org.opentutorials.javatutorials.generic;
class StudentInfo{
public int grade;
StudentInfo(int grade){ this.grade = grade; }
}
class EmployeeInfo{
public int rank;
EmployeeInfo(int rank){ this.rank = rank; }
}
class Person{
public Object info;
Person(Object info){ this.info = info; }
}
public class GenericDemo {
public static void main(String[] args) {
Person p1 = new Person("부장");
EmployeeInfo ei = (EmployeeInfo)p1.info;
System.out.println(ei.rank);
}
}
위의 코드는 성공적으로 컴파일된다. 하지만 실행을 하면 아래와 같은 오류가 발생한다.
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: java.lang.String cannot be cast to org.opentutorials.javatutorials.generic.EmployeeInfo
at org.opentutorials.javatutorials.generic.GenericDemo.main(GenericDemo.java:17)
아래 코드를 보자.
Person p1 = new Person("부장");
클래스 Person의 생성자는 매개변수 info의 데이터 타입이 Object이다. 따라서 모든 객체가 될 수 있다. 그렇기 때문에 위와 EmployeeInfo의 객체가 아니라 String이 와도 컴파일 에러가 발생하지 않는다. 대신 런타임 에러가 발생한다. 컴파일 언어의 기본은 모든 에러는 컴파일에 발생할 수 있도록 유도해야 한다는 것이다. 런타임은 실제로 애플리케이션이 동작하고 있는 상황이기 때문에 런타임에 발생하는 에러는 항상 심각한 문제를 초래할 수 있기 때문이다.
위와 같은 에러를 타입에 안전하지 않다고 한다. 즉 모든 타입이 올 수 있기 때문에 타입을 엄격하게 제한 할 수 없게 되는 것이다.
제네릭화
이것을 제네릭으로 바꿔보자.
package org.opentutorials.javatutorials.generic;
class StudentInfo{
public int grade;
StudentInfo(int grade){ this.grade = grade; }
}
class EmployeeInfo{
public int rank;
EmployeeInfo(int rank){ this.rank = rank; }
}
class Person<T>{
public T info;
Person(T info){ this.info = info; }
}
public class GenericDemo {
public static void main(String[] args) {
Person<EmployeeInfo> p1 = new Person<EmployeeInfo>(new EmployeeInfo(1));
EmployeeInfo ei1 = p1.info;
System.out.println(ei1.rank); // 성공
Person<String> p2 = new Person<String>("부장");
String ei2 = p2.info;
System.out.println(ei2.rank); // 컴파일 실패
}
}
p1은 잘 동작할 것이다. 중요한 것은 p2다. p2는 컴파일 오류가 발생하는데 p2.info가 String이고 String은 rank 필드가 없는데 이것을 호출하고 있기 때문이다. 여기서 중요한 것은 아래와 같이 정리할 수 있다.
컴파일 단계에서 오류가 검출된다.
중복의 제거와 타입 안전성을 동시에 추구할 수 있게 되었다.
제네릭의 특성
복수의 제네릭
클래스 내에서 여러개의 제네릭을 필요로 하는 경우가 있을 것이다. 예제를 보자.
package org.opentutorials.javatutorials.generic;
class EmployeeInfo{
public int rank;
EmployeeInfo(int rank){ this.rank = rank; }
}
class Person<T, S>{
public T info;
public S id;
Person(T info, S id){
this.info = info;
this.id = id;
}
}
public class GenericDemo {
public static void main(String[] args) {
Person<EmployeeInfo, int> p1 = new Person<EmployeeInfo, int>(new EmployeeInfo(1), 1);
}
}
위의 코드는 예외를 발생시키지만 문제는 다음 예제에서 처리하고 형식만 보자.
즉, 복수의 제네릭을 사용할 때는 <T, S>와 같은 형식을 사용한다. 여기서 T와 S 대신 어떠한 문자를 사용해도 된다. 하지만 묵시적인 약속(convention)이 있기는 하다. 그럼 예제의 오류를 해결하자.
기본 데이터 타입과 제네릭
제네릭은 참조 데이터 타입에 대해서만 사용할 수 있다. 기본 데이터 타입에서는 사용할 수 없다. 따라서 아래와 같이 코드를 변경한다.
package org.opentutorials.javatutorials.generic;
class EmployeeInfo{
public int rank;
EmployeeInfo(int rank){ this.rank = rank; }
}
class Person<T, S>{
public T info;
public S id;
Person(T info, S id){
this.info = info;
this.id = id;
}
}
public class GenericDemo {
public static void main(String[] args) {
EmployeeInfo e = new EmployeeInfo(1);
Integer i = new Integer(10);
Person<EmployeeInfo, Integer> p1 = new Person<EmployeeInfo, Integer>(e, i);
System.out.println(p1.id.intValue());
}
}
new Integer는 기본 데이터 타입인 int를 참조 데이터 타입으로 변환해주는 역할을 한다. 이러한 클래스를 래퍼(wrapper) 클래스라고 한다. 덕분에 기본 데이터 타입을 사용할 수 없는 제네릭에서 int를 사용할 수 있다.
제네릭의 생략
제네릭은 생략 가능하다. 아래 두 개의 코드가 있다. 이 코드들은 정확히 동일하게 동작한다. e와 i의 데이터 타입을 알고 있기 때문이다.
EmployeeInfo e = new EmployeeInfo(1);
Integer i = new Integer(10);
Person<EmployeeInfo, Integer> p1 = new Person<EmployeeInfo, Integer>(e, i);
Person p2 = new Person(e, i);
메소드에 적용
제네릭은 메소드에 적용할 수도 있다.
package org.opentutorials.javatutorials.generic;
class EmployeeInfo{
public int rank;
EmployeeInfo(int rank){ this.rank = rank; }
}
class Person<T, S>{
public T info;
public S id;
Person(T info, S id){
this.info = info;
this.id = id;
}
public <U> void printInfo(U info){
System.out.println(info);
}
}
public class GenericDemo {
public static void main(String[] args) {
EmployeeInfo e = new EmployeeInfo(1);
Integer i = new Integer(10);
Person<EmployeeInfo, Integer> p1 = new Person<EmployeeInfo, Integer>(e, i);
p1.<EmployeeInfo>printInfo(e);
p1.printInfo(e);
}
}
제네릭의 제한
extends
제네릭으로 올 수 있는 데이터 타입을 특정 클래스의 자식으로 제한할 수 있다.
package org.opentutorials.javatutorials.generic;
abstract class Info{
public abstract int getLevel();
}
class EmployeeInfo extends Info{
public int rank;
EmployeeInfo(int rank){ this.rank = rank; }
public int getLevel(){
return this.rank;
}
}
class Person<T extends Info>{
public T info;
Person(T info){ this.info = info; }
}
public class GenericDemo {
public static void main(String[] args) {
Person p1 = new Person(new EmployeeInfo(1));
Person<String> p2 = new Person<String>("부장");
}
}
Person의 T는 Info 클래스나 그 자식 외에는 올 수 없다.
extends는 상속(extends)뿐 아니라 구현(implements)의 관계에서도 사용할 수 있다.
package org.opentutorials.javatutorials.generic;
interface Info{
int getLevel();
}
class EmployeeInfo implements Info{
public int rank;
EmployeeInfo(int rank){ this.rank = rank; }
public int getLevel(){
return this.rank;
}
}
class Person<T extends Info>{
public T info;
Person(T info){ this.info = info; }
}
public class GenericDemo {
public static void main(String[] args) {
Person p1 = new Person(new EmployeeInfo(1));
Person<String> p2 = new Person<String>("부장");
}
}
이상으로 제네릭의 기본적인 사용법을 알아봤다.
출처:
https://opentutorials.org/course/2517/14153
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