Generic(제네릭)이란
클래스나 메소드에서 사용할 내부 데이터 타입을 컴파일 시 미리 지정하는 방법입니다. 자세한설명
그래서 컴파일 타임에 타입 체크를 하기 때문에 런타임에서 ClassCastException과 같은 UncheckedException을 보장 받을 수 있다는 장점이 있습니다.
만약 제네릭 클래스를 로타입(Raw Type)으로 타입 파라미터를 지정하지 않고 사용한다면 컴파일 타임에서 타입 체크를 하지 않기 때문에 런타임에서 에러가 발생할 수 있습니다.
제네릭의 컴파일 방법
이러한 제네릭은 JDK 5부터 도입되었습니다. 하지만 JDK 하위 버전에서도 코드가 호환되어야하기 때문에 제네릭을 구현할 때는 소거(erasure) 방식을 사용하였습니다.
Generics Type Erasure (제네릭 타입 소거)
제네릭의 타입 소거는 컴파일 타임에만 타입에 대한 제약 조건을 적용하고, 런타임에는 타입에 대한 정보를 소거합니다.
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List<Object> list = new ArrayList<Integer>();
list.add("Type Error");
그래서 위와 같은 상황에서 컴파일 시 타입 오류를 바로 알 수 있습니다.
Java 컴파일러는 타입 소거를 아래와 같이 적용합니다.
- unbounded Type(<?>, <T>) 는 Object로 변환하고, bound Type(<E extends Comparable>) 의 경우 Comparable(Upper Bounded Wirdcard 클래스)로 변환한다.
- 제네릭 타입을 사용할 수 있는 일반 클래스, 인터페이스, 메소드에만 소거 규칙을 사용한다.
- 타입 안정성 보존을 위해 필요하다면 type casting을 넣는다.
- 확장된 제네릭 타입에서 다형성을 보존하기 위해 bridge method를 생성한다.
아래에서 각각의 규칙을 코드를 통해 설명해보겠습니다.
- unbounded : 제네릭 타입에 제한이 없다.
첫 번째 규칙
unbounded Type일 때
타입 소거 전(컴파일 시)
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public class UnboundedClass<T> {
public <T> T unboundedType(T t) {
return t;
}
}
타입 소거 후(런타임 시)
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public class UnboundedClass {
public Object unboundedType(Object t) {
return t;
}
}
T가 Object로 치환됩니다.
bound Type일 때
타입 소거 전(컴파일 시)
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public class BoundedClass<T extends Animal> {
public <T extends Animal> T boundedType(T t) {
return t;
}
}
타입 소거 후(런타임 시)
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public class BoundedClass {
public Animal boundedType(Animal t) {
return t;
}
}
타입 파라미터가 Animal의 하위 클래스로 제한되어 있어서 T가 Animal으로 치환됩니다.
두 번째 규칙
타입 소거 전(컴파일 시)
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UnboundedClass<String> unboundedClass = new UnboundedClass<>();
String hello = unboundedClass.unboundedType("hello");
BoundedClass<Lion> boundedClass = new BoundedClass<>();
Animal animal = boundedClass.boundedType(new Lion());
개발자가 위와 같이 타입 파라미터를 정해서 제네릭 클래스와 제네릭 메소드를 호출했을 경우 컴파일러 내부에서 두 번째 규칙에 따라 타입 안정성 보존을 위해 타입 캐스트 코드를 넣어줍니다.
(만약 로타입일 경우는 타입 파라미터가 정해져있지 않아 Object로 변환한 것에서 끝납니다.)
타입 소거 후(런타임 시)
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UnboundedClass<String> unboundedClass = new UnboundedClass<>();
String hello = (String)unboundedClass.unboundedType("hello"); // 타입 캐스팅
BoundedClass<Lion> boundedClass = new BoundedClass<>();
Animal animal = boundedClass.boundedType(new Lion());
Unbounded type일 경우에는 다운 캐스팅(Object 👉 String)이 되므로 명시적으로 타입 캐스팅을 해주어야 합니다.
Bounded type은 런타임 시 메소드 내에서 타입 파라미터를 Bound Class로 치환하기 때문에 타입 변경이 불필요합니다. (만약 메소드 결과를 받는 변수의 타입이 MintChoco(하위 클래스)였을 경우 타입 캐스팅이 발생합니다.)
세 번째 규칙
Bridge method는 java 컴파일러가 컴파일 할 때 메서드 시그니처가 조금 다르거나 애매할 경우를 대비하여 작성된 메서드입니다.
이 경우는 제네릭 클래스나 인터페이스를 확장한 클래스를 컴파일할 때 생길 수 있습니다.
타입 소거 전(컴파일 시)
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public class IntegerStack extends Stack<Integer> {
public Integer push(Integer value) {
super.push(value);
return value;
}
}
Java 컴파일러는 다형성을 지키기 위해 IntegerStack의 push(Integer) 메서드와 Stack의 push(Object) 메서드 시그니처 사이에 불일치가 없어야 했습니다. 따라서 컴파일러는 런타임에 해당 제네릭 타입의 타입소거를 위해 Bridge Method를 아래와 같이 만들었습니다.
타입 소거 후(런타임 시)
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public class IntegerStack extends Stack {
// Bridge Method
public Integer push(Object value) {
return push((Integer)value);
}
public Integer push(Integer value) {
return super.push(value);
}
}
개발자가 IntegerStack의 push() 메소드를 호출하면 Integer push(Object value) 👉 Integer push(Integer value) 순서로 호출됩니다.
출처
https://www.baeldung.com/java-generics
- https://jyami.tistory.com/m/99
- https://woodcock.tistory.com/37