[Java] Generic 그리고 TypeReference

개발하는 과정에서 TypeReference를 사용하는 이유와 제네릭(Generic)에 대한 개념이 부족하다고 판단하여 정리한 글

---

Generic

- 데이터 타입(Data Type)을 일반화(Generalize)한다는 것을 의미
- 클래스나 메소드에서 사용할 내부 데이터 타입을 컴파일 시에 미리 지정하는 방법

---

컴파일 시에 미리 타입 검사(Type Check)를 수행하면 다음과 같은 장점이 존재

 

1. 클래스나 메소드 내부에서 사용되는 객체의 타입 안정성을 높일 수 있다.
2. 반환값에 대한 타입 변환 및 타입 검사에 들어가는 노력을 줄여준다.

---

JDK 1.5 이전에는 여러 타입을 사용하는 대부분의 클래스나 메소드에서 인수나 반환값으로 Object 타입을
사용했다. 하지만, 이 경우에는 반환된 Object 객체를 다시 원하는 타입으로 변환해야 하며, 이때 오류가 발생할 가능성도 존재한다. JDK 1.5부터 도입된 제네릭(Generic)을 사용하면 컴파일 시에 미리 타입이 정해지므로, 타입 검사나 타입 변환과 같은 번거로운 작업을 생략할 수 있게 되었다.

 

class MyArray<T> {

    T element;

    void setElement(T element) { this.element = element; }

    T getElement() { return element; }

}

위의 예제에 사용된 'T'를 타입변수(Type Variable)라고 하며, 임의의 참조형 타입을 의미한다.
꼭 'T'뿐만 아니라 어떠한 문자도 사용해도 상관없으며, 여러 개의 타입 변수는 쉼표(,)로 구분하여 명시할 수 있다. 타입 변수는 클래스에서 뿐만 아니라 메소드의 매개변수나 반환값으로도 사용할 수 있다.

위와 같이 선언된 제네릭 클래스(Generic Class)를 생성할 때에는 타입 변수자리에 사용할 실제 타입을 명시해야 한다.

MyArray<Integer> myArr = new MyArray<Integer>();

MyArray 클래스에 사용된 타입 변수로 Integer 타입을 사용하는 예제이다.

위처럼 제네릭 클래스(Generic Class)를 생성할 때, 사용할 실제 타입을 명시하면 내부적으로는 정의된 타입 변수가 명시된 실제 타입으로 변환되어 처리된다.

---

참고

자바에서 타입 변수 자리에 사용할 실제 타입을 명시할 때, 기본타입을 바로 사용할 수 없다.
이때는 위 예제의 Integer와 같이 래퍼(Wrapper) 클래스를 사용해야 한다.

 

- 자바에서는 데이터 타입을 크게 2가지로 나눈다.

1. 기본타입(Primitive Type)

1) 정수타입(byte, short, int, long)
2) 실수타입(float, double)
3) 논리타입(boolean)
4) 문자타입(char)

 

2. 참조타입(Reference Type)

1) 배열
2) 열거타입
3) 클래스
4) 인터페이스

 

래퍼 클래스(Wrapper Class)

- 기본타입(Primitive Type)을 객체로 다루기 위해서 사용하는 클래스

- char타입과 int 타입을 제외한 나머지는 기본 타입의 첫 글자를 대문자로 바꾼 이름을 가진다.

기본타입	래퍼클래스
byte	Byte
short	Short
int	Integer
long	Long
float	Float
double	Double
char	Character
boolean	Boolean

박싱   : 기본타입 -> 래퍼클래스

Integer num = new Integer(1);

언박싱 : 래퍼클래스 -> 기본타입

int newNum = num.intValue();

 

사용하는 이유

1. 기본타입을 Object로 변환할 수 있다. 즉, 메소드에 전달된 인수를 수정하려는 경우 Obejct가 필요하다.
2. java.util 패키지의 클래스는 객체만 처리하므로, 래퍼클래스는 이 경우에 도움이 된다.
3. Collection 프레임 워크의 데이터 구조는 객체만 저장하므로, 래퍼클래스는 이 경우에 자동 박싱&언박싱을 통해 도움이 된다.

---

제네릭(Generic)

- 제네릭 타입에서는 매개변수화 타입(Parameterized Type)들을 정의

- 데이터 타입을 일반화하여 코드를 더 유연하고 재사용 가능하게 만드는 기능

- 제네릭을 사용하면 클래스나 메서드를 작성할 때 특정 데이터 타입에 의존하지 않고, 다양한 타입으로 동작할 수 있게 설계할 수 있습니다.

 

Type Parameter(타입 매개변수)

- '<>' 꺽쇠 괄호 내부에 있는 타입

- List <String>의 String은 실 타입 매개변수

 

Raw Type

- 제네릭 타입에서 타입 매개변수를 전혀 사용하지 않았을 때
- 안전성이 보장되지 않기에 사용하지 말자.

public class Example<T>  {
private T member;
  
  public void main(){
    Example<Integer> parameterType = new Example<>(1);
     Example rawType = new Example(1);
  }
}

 

Example 클래스를 제네릭 타입으로 선언했지만, 예제에서는 제네릭을 사용하지 않고 생성했다.
이럴 경우에 발생할 수 있는 문제점은 3가지다.

 

1. 표현력이 없다.
2. 안정성이 없다.
3. 컴파일 시기가 아닌 런타임 시기에 문제가 발생된다.

 

Type Eraser(타입 소거자)

- 컴파일 타임에만 타입에 대한 제약 조건을 적용하고, 런타임에는 타입에 대한 정보를 소거한다.

 

Reifiable Type(실체화 타입)

- 컴파일 단계에서 타입소거에 의해 지워지지 않는 타입 정보
- byte, int, short, long 등 원시타입
- Number, Integer 등 일반 클래스와 인터페이스 타입
- List, ArrayList, Map 등 자체 Raw Type
- List <?>, ArrayList <?> 등 비한정 와일드카드가 포함된 매개변수화 타입

 

Non-Reifiable Type(비실체화 타입)

- 타입소거에 의해서 타입 정보가 제거된 타입으로, 제네릭 타입 파라미터는 모두 제거된다.
- List <T>, List <Number>, ArrayList <String>, List <? extends Number>

 

Bounded Wildcard Type

- 특정 타입으로 제한한다.
- 무공변(Invariant) : 오직 자기 타입만 허용
- 공변(Covariant, Upper bounded wildcard) : 구체적인 방향으로 타입 변환을 허용하는 것 
(자기 자신과 자식 객체만 허용), <? extends T>
- 반공변(Contravariant, Lower bounded wildcard) : 추상적인 방향으로의 타입 변환을 허용하는 것
(자기 자신과 부모 객체만 허용), <? super T>

 

---

참고

언제 super를 사용해야 하고, 언제 extends를 사용해야 하는지 헷갈릴 수 있다.
그래서 '이펙티브 자바'에서는 'PECS'라는 공식을 만들었는데, 'Producer-Extends', 'Consumer-Super'의
줄임말이다.

 

즉, 컬렉션으로부터 와일드카드 타입의 객체를 꺼내서 생성하면(produce) extends를,
갖고 있는 객체를 컬렉션에 사용(consumer)하여 더하면 super를 사용하라는 것이다.

void printCollection(Collection<? extends MyParent> c) { // 와일드카드 타입의 객체를 꺼내기에 extends
    for (MyParent e : c) {
        System.out.println(e);
    }
}

void addElement(Collection<? super MyParent> c) { // 갖고 있는 객체를 컬렉션에 사용하여 더하기에 super
    c.add(new MyParent());
}

---

Recursive Type Bound

- 타입 매개 변수가 자신을 포함하는 수식에 의해 한정될 수 있다.

public static <T> int countGreaterThan(T[] anArray, T elem) {
    int count = 0;
    for (T e : anArray)
        if (e > elem)  // compiler error
            ++count;
    return count;
}

public static <T extends Comparable<T>> int countGreaterThan(T[] anArray, T elem) {
    int count = 0;
    for (T e : anArray)
        if (e.compareTo(elem) > 0)
            ++count;
    return count;
}

 

다음 코드에서 첫 번째 함수는 T가 비교 가능한지 모르기 때문에 컴파일 에러가 발생한다.

 

Subtyping in generics

- 매개변수화 타입은 무공변이기 때문에 A <Integer> is a A <Number>가 성립하지 않는다.
- 이와 같은 문제를 해결하기 위해 'Wildcard Type'을 사용한다.

public void addA(A<Number> a) {}
addA(new A<Integer>(3)) // X

public void addA(A<? extends Number> a) {}
addA(new A<Integer>(3)) // O

---

 

TypeReference

 - Jackson 라이브러리를 사용하여 JSON을 역직렬화할 때 제네릭 타입 정보를 보존하기 위해 사용

 

ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();

String jsonString = "{\"name\":\"John\", \"age\":30, \"isEmployee\":true}";

// JSON 문자열을 Map<String, Object>로 변환
Map<String, Object> resultMap = objectMapper.readValue(jsonString, new TypeReference<Map<String, Object>>() {});

 

 

 

참고한 곳

출처: https://mangkyu.tistory.com/241 [MangKyu's Diary:티스토리]
출처:https://velog.io/@kny8092/TypeReference%EB%8A%94-%EC%99%9C-%ED%95%84%EC%9A%94%ED%95%9C%EA%B1%B8%EA%B9%8C