제네릭 (1) - 제네릭을 사용하는 이유

1) 제네릭을 사용하는 이유

 

(1) 제네릭이 없던 시절의 Java 코드

• 제네릭은 JDK 1.5 버전부터 등장하게 되었는데 제네릭이 존재하지 않던 시절의 Java 코드를 살펴보자!

class FruitBox {
        public Object fruit;

        public Object getFruit() { return fruit; }

        public void setFruit(Object content) { this.fruit = fruit; }
}

class Apple { }
class Banana { }

• 위의 코드를 보면 Apple, Banana 클래스와 Apple, Banana와 같은 과일을 담는 클래스인 FruitBox가 선언되어 있다.

 

• FruitBox 클래스의 fruit 멤버 변수는 다양한 과일 클래스 (Apple, Banana, ...)를 저장해야 하므로 특정 클래스 타입으로 선언할 수 없어 Object 타입으로 선언하였다.

 

• 그럼 이제 FruitBox 클래스에 과일 클래스를 담아보도록 하자!

public static void main(String[] args) {
        FruitBox appleBox = new FruitBox();
        FruitBox bananaBox = new FruitBox();

        appleBox.setFruit(new Apple());
    bananaBox.setFruit(new Banana());
}

• appleBox, bananaBox 객체를 생성하여 각자의 박스에 맞추어 Apple 과일(객체), Banana 과일(객체)를 담아주었다.

 

• 모든 객체는 부모 타입인 Object 타입으로 자동 타입 변환이 되므로 Box 안의 Object 타입인 fruit 변수에 Apple 객체든 Banana 객체든 자동으로 타입이 변환되어 저장된다!

 

• 그렇다면 각각의 박스 안에 있는 내용물(객체)을 꺼내보도록 하자!

public static void main(String[] args) {
        FruitBox appleBox = new FruitBox();
        FruitBox bananaBox = new FruitBox();

        appleBox.setFruit(new Apple());
        bananaBox.setFruit(new Banana());

        Apple apple = (Apple) appleBox.getFruit();
        Banana banana = (Banana) bananaBox.getFruit();
}

• Box 안의 내용물을 꺼낼 때, Box 안의 fruit 변수는 Object 타입이므로 어떤 객체가 대입되어 있는지 일반적으로 알 수 없지만 우리는 appleBox 안에 Apple 과일을 bananaBox 안에 Banana 과일을 담은 걸 알고 있기 때문에 해당 과일의 타입으로 강제 형변환하여 꺼낼 수 있다.

 

• 그렇다면 다음과 같이 코드를 바꾸게 되면 어떻게 되는지 살펴보자!

public static void main(String[] args) {
        FruitBox appleBox = new FruitBox();
        FruitBox bananaBox = new FruitBox();

        appleBox.setFruit(new Apple());
        bananaBox.setFruit(new Banana());

        Apple apple = (Apple) appleBox.getFruit();
        Banana banana = (Banana) appleBox.getFruit();        // 런타임 에러 발생
}

• 실수로 appleBox 안에 있는 내용물을 Banana로 착각하여 banana 객체에 강제 형변환하여 담아주었다.

 

• 그런 다음, 프로그램을 실행하게 되면 아래와 같은 “런타임 에러”가 발생한다.

 

→ class Apple cannot be cast to class Banana (Apple and Banana are in unnamed module of loader 'app')

 

• 이처럼 제네릭이 없던 시절에는 위와 같이 잘못된 형변환으로 인한 에러를 “컴파일 시점”에 잡아낼 수 없었다.

 

• 물론, 박스 안에 어떠한 내용물이 저장되어 있는지 모른다면 instanceof 연산자를 이용하여 타입을 조사할 수는 있지만 모든 종류의 클래스를 대상으로 조사할 수는 없다!

 

• 다만 우리는 Box를 생성하기 전에 어떤 내용물을 넣을지 이미 알고 있기에 Box를 생성할 때 저장할 내용물의 타입을 컴파일러에게 “미리” 알려주면 Box는 어떤 과일을 저장할 수 있는지, 또 박스로부터 과일을 꺼낼 때는 어떤 타입의 과일인지 컴파일 시점에 알 수 있는 것이다

 

• 따라서, 위의 컨셉을 바탕으로 타입을 지정하여 컴파일 시점에 타입 안정성을 보장받을 수 있는 방법을 고안하게 되었고 그렇게 제네릭이 탄생하게 되었다!

 

• 그렇다면 위의 Java 코드를 제네릭을 이용하여 바꾸어보도록 하자!

 

(2) 제네릭을 사용한 Java 코드

class FruitBox<T> {
        public T fruit;

        public T getFruit() { return fruit; }

        public void setFruit(T content) { this.fruit = fruit; }
}

class Apple { }
class Banana { }

• FruitBox 클래스 옆에 꺽새 “<>”기호를 입력하고 그 안에 타입 파라미터인 T를 넣어준다.

 

• 그리고 fruit 변수의 타입, getFruit() 메소드의 리턴 타입, setFruit()의 매개변수 타입을 모두 타입 파라미터인 T로 변경해준다.

 

• 제네릭, 타입 파라미터는 뒤에서 설명할 예정이고 제네릭을 사용하지 않은 코드와 사용한 코드가 어떤 점이 다른 지에 포커싱을 맞춰 보자!

 

• 그럼 이전과 똑같이 appleBox, bananaBox 객체를 생성하여 각자의 박스에 맞추어 Apple 과일(객체), Banana 과일(객체)를 담은 다음 과일을 꺼내보도록 한다.

public static void main(String[] args) {
        FruitBox<Apple> appleBox = new FruitBox<Apple>();
        FruitBox<Banana> bananaBox = new FruitBox<Banana>();

        appleBox.setFruit(new Apple());
        bananaBox.setFruit(new Banana());

        Apple apple = appleBox.getFruit();
        Banana banana = appleBox.getFruit();            // 컴파일 에러 발생
}    

• appleBox, bananaBox 객체를 생성하여 각자의 박스에 맞추어 Apple 과일(객체), Banana 과일(객체)를 담아주었다.

 

• 그런 다음 Box 안의 내용물을 꺼내는데, 이전과 마찬가지로 실수하여 appleBox 안에 있는 내용물을 Banana로 착각하여 banana 객체에 담게 되었다.

 

• 하지만 제네릭의 타입 파라미터로 컴파일러에게 appleBox 안에 어떠한 타입의 과일이 담겨있는지 “미리” 알려주었기에 컴파일 시점에 에러가 발생한다.

 

• 이처럼 제네릭을 통해 개발자는 잘못된 형변환으로 인한 실수를 컴파일 시점에 알아낼 수 있다.

 

• 또한, 컴파일러가 이미 타입을 알고 있기 때문에 Object 타입과 다르게 형변환을 생략할 수 있다.

 

[정리 - 제네릭을 사용하는 이유]

① 객체의 타입을 컴파일 타임에 체크하여 객체의 타입 안정성을 높여준다.

 

→ 타입 안정성을 높인다는 것은 의도하지 않은 타입의 객체가 저장되는 것을 막고 저장된 객체를 꺼내올 때, 원래의 타입과 다른 타입으로 잘못 형변환되어 발생할 수 있는 오류를 줄여준다는 것이다.

 

② 반환값에 대한 타입 체크와 형변환을 생략할 수 있어 코드가 간결해진다.

 

[Reference]

• https://www.youtube.com/watch?v=Vv0PGUxOzq0&ab_channel=%EC%9A%B0%EC%95%84%ED%95%9C%ED%85%8C%ED%81%AC