자바(Java) - Generics 지네릭스/제네릭

Generics 란?

✅ 자바 8 에서 추가됨

• 데이터 타입(data type)을 일반화한다(Generalize)는 것을 의미
  == 데이터 형식에 의존하지 않고, 하나의 값이 여러 다른 데이터 타입을 가질 수 있도록 하는 방법

프로그램에서 변수를 선언할 때 모든 변수는 자료형을 가지고 있음.

(int, double, char ...)

뿐만 아니라 메소드에서 매개변수를 사용하는 경우에도 자료형을 가지고 있음.

public void add(int a, int b){}

이처럼 일반적인 경우에는 하나의 자료형으로 구현하지만, 변수나 메소드의 자료형을 필요에 따라 여러 자료형으로 바꿀 수 있다면 프로그램은 훨씬! 유연해진다.

이와 같이 어떤 값이 참조하는 자료형이 아닌 여러 참조형을 사용할 수 있도록 프로그래밍 하는 것을 "제네릭 프로그래밍' 이라고 함.

 

제네릭은 클래스나 메소드에서 사용할 내부 데이터 타입을 컴파일 시에 미리 지정하는 방법을 사용!!!

이렇게 컴파일 시 검사를 수행하면 아래와 같은 장점을 가짐.

• 컴파일 시 강한 타입 체크
• 타입 변환 제거

자바 8 이전 스타일

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();
        list.add("안녕하세요.");
        list.add(0); // 오류 안남.
        String str = (String) list.get(1);
    }
}

• String str = (String) list.get(1);
  동작하면 안되는데 컴파일이 오류를 못 잡아냄. 지금처럼 간단한 예제 코드를 짤 때는 사람이 금방 잡아낼 수 있지만 추후 현업에서 이런 식으로 코드 작성 후 배포하면 일이 커질 수 있음.

🚨오류 발생

Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: class java.lang.Integer cannot be cast to class java.lang.String (java.lang.Integer and java.lang.String are in module java.base of loader 'bootstrap')
	at 제네릭일반0127.Main.main(Main.java:12)

Generic 타입

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("hello");
        list.add("java!");
        String str = list.get(0); // 타입 변환 제거, 0번째 값을 읽어옴.
        System.out.println(str);
    }
}

hello

• String 이외에는 안받겠다고 처음에 데이터 타입 지정!(= 강한 타입 체크)
• 정리하면.. List에서 사용할 데이터 타입을 미리 지정함으로써 컴파일 시 타입체크가 일어나도록 함.
• 따라서, 타입 변환도 안해도 됨.

Generic 메소드

• 타입 변수를 사용해 다형성 구현(?)
• 컬렉션 프레임워크에서 중요하기 쓰이는 문법이기도 함.
• 타입 변수는 클래스 뿐만 아니라 메소드의 매개변수나 반환타입으로도 사용 가능

class Person <T> {
    public T info;

    Person(T info) {
        this.info = info;
    }
}

T 를 타입 변수(type variable)라고 하며, 임의의 참조형 타입을 의미함.
T는 변수명을 의미하며 다른 문자로 해도 됨..허나 일반적으로 대문자 T로 씀.

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Person<String> p1 = new Person<>("양콩미");
        System.out.println(p1.info);
        
        Person<Integer> p2 = new Person<>(30);
        System.out.println(p2.info);
    }
}

• 타입 변수는 메소드의 매개변수나 반환값으로도 사용 가능
• 위와 같이 선언된 제네릭 클래스를 생성할 때에는 타입 변수 자리에 사용할 실제 타입 명시하면 됨.

양콩미
30

Generic 멀티 타입

class Product<T, M> {
    private T name;
    private M year;

    public Product(T name, M year) {
        this.name = name;
        this.year = year;
    }

    public T getName() {
        return name;
    }

    public void setName(T name) {
        this.name = name;
    }

    public M getYear() {
        return year;
    }

    public void setYear(M year) {
        this.year = year;
    }
}

public class MultiTypeEx {
    public static void main(String[] args) {
        Product<String, Integer> laptop = new Product<>("맥북에어", 2022);
        System.out.println(laptop.getName());
        Product<Integer, String> tv = new Product<>(2020, "맥북프로");
        System.out.println(tv.getYear());
    }
}

Generic 응용 예제

public class Powder {
	public void doPrinting() {
        System.out.println("Powder 재료로 출력합니다.");
    }
    @Override
    public String toString() {
    	return "재로는 Powder 입니다.";
    }
}

• @Override 는 Object 클래스
  오버라이딩 안하면 getMaterial() 호출시 해당 객체의 해시코드가 반환되기 때문에 알아보기 힘들어서 사용.

public class Plastic {
	public void doPrinting() {
        System.out.println("Plastic 재료로 출력합니다.");
    }
    @Override
    public String toString() {
    	return "재로는 Plastic 입니다.";
    }
}

public class GenericPrinter<T> {
	private T material;
    
    public void setMaterial(T material) {
    	this.material = material;
    }
    
    public T getMaterial() {
    	return material;
    }
    
    @Override
    public String toString() {
    	return material.toString();
    }
}

public class Main {
	public static void main(String[] args) {
    	GenericPrinter<Powder> powderPrinter = new GenericPrinter<>();
        powderPrinter.setMaterial(new Powder());
        Powder powder = powderPrinter.getMaterial();
        System.out.println(powder);
        
        GenericPrinter<Plastic> plasticPrinter = new GenericPrinter<>();
        plasticPrinter.setMaterial(new Plastic());
        Plastic plastic = plasticPrinter.getMaterial();
        System.out.println(plastic);
    }
}

• Powder 타입의 객체를 생성하여 setMaterial() 의 매개변수로 전달

재료는 파우더 입니다.

🐸 : 위 예제 처럼 T 타입에는 아무거나 들어와도 상관없어. 하지만 이렇게 제한이 없을 경우, 실제 동작과 관련 없는 타입 변수도 다 들어갈 수 있기 때문에 문제가 될 수 있어. 이런 이유로 들어갈 수 있는 것을 제한두는 것도 가능해.

🐶 : 어떻게?

🐸 : 상속을 이용하면 돼! 상속 받지 않은 클래스는 생성할 수 없도록 제한을 거는거야.

public abstract class Material {
    public abstract void doPrinting();
}

public class Powder extends Material {
    @Override
    public void doPrinting() {
        System.out.println("Powder 재료로 출력합니다.");
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "재료는 파우더 입니다.";
    }
}

public class Plastic extends Material {
    @Override
    public void doPrinting() {
        System.out.println("Plastic 재료로 출력합니다.");
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "재료는 Plastic 입니다.";
    }
}

public class Water {
    public void doPrinting() {
        System.out.println("Water 재료로 출력합니다.");
    }
   
    @Override
    public String toString() {
        return "재료는 Water 입니다.";
    }
}

• Water 클래스는 Material 상속 안 함

public class GenericPrinter<T extends Material> {
    private T material;

    public void setMaterial(T material) {
        this.material = material;
    }
    public T getMaterial() {
        return material;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return material.toString();
    }
}

• Material를 상속받은 클래스만 타입 변수로 지정 가능하도록 제한!

Main

GenericPrinter<Water> waterPrinter = new GenericPrinter<>();

java: type argument 제네릭응용0130.Water is not within bounds of type-variable T

오류!!
타입 변수를 Material 자식 클래스만 들어올 수 있도록 제한했기 때문에 Water는 지정 불가
사용하려면 Water extends Material 해주면 됨.

하지만! 실제로 클래스 설계할 때는 매개변수 다형성으로 사용하는 것이 좋음.
해당 예제는 컬렉션 프레임워크 자료구조가 이런 식으로 사용되고 있음을 이해하기 위해 해본 것임을 인지하자.