제네릭

제네릭(Generics)

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// 제네릭 클래스 정의
class Notepad<T> {
    private T memo;
    
    public void setMemo(T memo) {
        this.memo = memo;
    }
    
    public T getMemo() {
        return memo;
    }
}

// 제네릭 클래스 사용
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Notepad<String> stringBox = new Notepad<>();
        stringBox.setMemo("Hello");
        System.out.println(stringBox.getMemo()); // Hello
        
        Notepad<Integer> intBox = new Notepad<>();
        intBox.setMemo(123);
        System.out.println(intBox.getMemo()); // 123
    }
}

제네릭(Generic)은 클래스, 인터페이스, 메소드를 정의할 때 타입을 일반화하여 다양한 타입을 처리할 수 있도록 하는 기능입니다.

 

타입 매개변수 (Type Parameter)

타입 매개변수는 제네릭 클래스나 메드에서 사용할 수 있으며, 일반적으로 대문자 한 글자로 표현합니다.

• T    Type
• E    Element
• K    Key
• V    Value

주로 위와 같은 형식으로 이름 타입 매개변수는 정해져있는 것이 아닌 사용자가 이름을 마음대로 정할 수 있습니다.

 

제네릭 클래스 (Generic Class)

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// 제네릭 클래스 정의
class Notepad<T> { 
    ... 
}

제네릭 클래스는 클래스 정의에서 타입 매개변수를 사용하여 다양한 타입을 처리할 수 있는 클래스를 의미합니다. 제네릭 클래스를 사용하면 클래스 인스턴스를 생성할 때 원하는 타입을 지정할 수 있습니다.

 

제네릭 클래스의 타입 인자 제한하기

class Notepad<T extends Number>

위에 코드는 제네릭 타입 T를 Number와 Number의 하위 클래스만을 허용하도록 제한하는 상한 바운드 제네릭입니다.

즉 int double 같은 정수 실수 자료형만 인자 전달이 가능하고 String 같은 자료형은 인자 전달을 받을 수 없게 제한합니다.

 

 

제네릭 메소드(Generic Method)

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class Util {
    // 제네릭 메소드 정의
    public <T> void prinT(T t) {
        System.out.println(t);
    }
}

// 제네릭 메소드 사용
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Util util = new Util();
        util.prinT(3);
        util.prinT("Hello");
    }
}

제네릭 메소드는 메소드 정의에서 타입 매개변수를 사용하여 다양한 타입을 처리할 수 있는 메소드를 의미합니다. 제네릭 메소드는 클래스가 제네릭 클래스인지와 관계없이 사용할 수 있습니다.

또한 제네릭 메소드는 static 선언 유뮤와 상관 없이 정의가 가능합니다.

주의할 점은 컴파일러에게 제네릭 메소드 인자 T가 무엇인지 알려주어야합니다. 그래서 제네릭 메소드는 void, String 같은 반환형 앞에 <T>라고 선언하여 메소드의 T가 타입 매개변수임을 알려야 합니다.

 

제네릭 클래스와 다른점은 제네릭 클래스는 인스턴스 생성 시 자료형이 결정된다면 제네릭 메소드는 메소드 호출 시 자료형이 결정됩니다.

 

와일드카드(Wildcard)

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import java.util.List;

public class Main2 {
    // 모든 타입의 리스트를 출력
    public static void printList(List<?> list) {
        for (Object o : list) {
            System.out.print(o);
            System.out.print(' ');
        }
        System.out.println();
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> intList = List.of(1, 2, 3);
        List<String> strList = List.of("A", "B", "C");

        printList(intList); // 1 2 3
        printList(strList); // A B C
    }
}

제네릭 와일드카드는 자바 제네릭에서 제네릭 타입의 경계를 더 유연하게 지정하기 위해 사용됩니다.

제네릭은 타입간의 캐스팅이 불가능하기 때문에 이를 해결하기 위해서 와일드카드가 사용됩니다.

 

등장하게된 배경

자바에는 공변성(Covariance)과 반공변성(Contravariance) 둘을 합쳐서 변성(Variance) 이라고 합니다.

그리고 무공변성(불공변성) 또한 존재합니다.

• 공변성 (Covariance) : 공변성은 타입 계층 구조에서 하위 타입이 상위 타입으로 변환될 수 있는 특성을 말합니다.
• 반공변성 (Contravariance) : 반공변성은 타입 계층 구조에서 상위 타입이 하위 타입으로 변환될 수 있는 특성을 말합니다.
• 무공변성(불공변성) : 다른 타입은 받을 수 없고 해당 타입만 받을 수 있는 특성을 말합니다.

객체 타입과 컬렉션 프레임워크 모두 상속 다형성이 존재하여 서로 간의 캐스팅이 가능하지만 제네릭의 경우에는 Object와 Number가 상속 관계를 형성하고 있는 관계라도 제네릭<Object>와 제네릭<Number>는 상속 관계를 형성하지 않는 별개의 자료형입니다.

즉 제네릭은 무공변성입니다.

 

제네릭 무공변성의 문제

public void a(Object[] arr)
Integer[] arr = {1,2,3};
a(arr);

배열은 공변성이기 때문에 코드에 문제가 없습니다.

하지만 제네릭을 사용하면 Object 와 Integer 간의 타입 캐스팅이 불가능해서 오류가 발생하게 됩니다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 와일드카드라는 것이 등장하게 되었습니다.

 

결국 와읻드카드는 무엇이든 될 수 있다라는 뜻을 의미합니다.

 

 

와일드카드의 제한

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public class wildcard {
    // 무제한 와일드카드
    public static void printList(List<?> list) {
        for (Object o : list) {
            System.out.println(o);
        }
    }
    
    // 상한 제한 와일드카드
	public static void upList(List<? extends Number> list) {
        for (Number n : list) {
            System.out.println(n);
        }
    }
    
    // 하한 제한 와일드카드
    public static void downList(List<? super Integer> list) {
        for (Object i : list) {
            System.out.println(i);
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> intList = List.of(1, 2, 3);
        printList(intList); // 1 2 3
        
        List<Double> doubleList = List.of(1.1, 2.2, 3.3);
        upList(doubleList); // 1.1 2.2 3.3
        
        List<Number> numberList = new ArrayList<>();
        numberList.add(1);
        numberList.add(2);
        numberList.add(3);
        downList(numberList);
    }
}

 

무제한 와일드카드

무제한 와일드카드는 모든 타입을 허용하며, 타입의 제약이 없는 제네릭 타입을 처리할 때 사용됩니다. 이는 Object로 변환할 수 있는 모든 타입을 의미합니다.

 

상한 제한 와일드카드

상한 바운드 와일드카드는 특정 타입의 하위 클래스나 구현체만 허용하도록 제한합니다. 주로 읽기 전용의 데이터를 다룰 때 유용합니다.

 

하한 제한 와일드카드

하한 바운드 와일드카드는 특정 타입의 상위 클래스만 허용하도록 제한합니다. 주로 쓰기 연산이 필요한 경우에 유용합니다.

 

출처

W3school

W3Schools.com