[Java]Generics

• Generics 클래스는 무엇일까? 왜 필요할까?
  • 볼펜, 연필 클래스가 있고 이 필기구를 담는 볼펜 박스, 연필 박스 클래스를 정의해봅시다.

class Pen{
	String Content;
	public Pen(String Content) {this.Content = Content;}
	public void showContent() {System.out.println(Content);}
}

class PenBox{
	
	Pen pen;
	public void store(Pen pen) {this.pen = pen;}
	public Pen pullout() {return pen; }
}

class pencil{...} //위 코드와 유사함
class pencilBox{...}//위 코드와 유사함

이제 각 연필과 볼펜을 각각의 박스에 담을 수 있게 되었습니다!!

그럼 Pen과 Pencil 말고도 다른 필기구를 추가할 때마다 박스 클래스를 만들어줘야 할까요? 그러면 너무 번거로워집니다. 하나의 Object클래스를 만들어 볼펜, 펜뿐만 아니라 다양한 필기구를 담을 수 있는 박스 클래스를 만들어 볼까요??

class Box{
	Object obj;
	public void store(Object obj) {this.obj =obj;}
	public Object pullout() {return obj;}
}

Object 클래스로 만들었으니 모든 클래스는 Object 클래스를 상속하므로 여러가지 필기구를 넣을 수 있게 되었습니다.

단, 문제가 있습니다. 필기구 클래스 뿐만 아니라, 다른 문자열 클래스, 기본 데이터 형, 다른 누군가가 만든 자동차 클래스도 들어갈 수 있게 되었습니다. 저는 단지 필기구를 담는 클래스를 정의하고 싶을 뿐인데 말이죠. 하지만 문자열 클래스를 넣는다고 해도 문법적 오류는 발생하지 않습니다.

public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		
		//개발자가 원하는 코드
		Box boxA = new Box();
		boxA.store(new Pen("4B"));
		Pen penA = (Pen)boxA.pullout();
		penA.showContent();
		
		//잘못된 사용, 문법적오류 발생 x
		Box boxB = new Box();
		boxB.store("볼펜");
		Pen penB = (Pen)boxB.pullout();
		penB.showContent();
	
	}

컴파일은 정상적으로 실행되지만, 개발자가 원하는 의도가 아니었기에 문제점을 찾기 위해 모든 코드를 일일이 분석해야 할 수밖에 없습니다. 물론 지금의 코드는 단순한 코드라 금방 문제점을 찾을 수는 있지만, 코드의 길이가 길어지면 어마어마한 시간의 낭비가 아닐 수 없습니다. 이렇게 되면, 코드의 안정성은 현저히 떨어지게 되죠. 하지만 그렇다고 해서 일일이 각 필기구를 담는 박스들을 만들기는 힘들죠. 이러한 문제점을 해결해 주는 것이 바로 제네릭 클래스 입니다.

 

• 제너릭 클래스의 사용법

class Box<T>{
	
	T obj;
	public void store(T obj) {this.obj =obj;}
	public T pullout() {return obj;}
	
}

//두 개의 자료형 매개변수도 사용할 수 있습니다.
class Box<T, U>{
	
	T obj;
	public void store(T obj) {this.obj =obj;}
	public T pullout() {return obj;}
	
}

 

<T>는 원하는 자료형으로 바꿔 줄 수 있습니다. 예를 들어 연필과 볼펜을 넣고자 한다면,

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		
		Box<Pen> boxA = new Box<Pen>();
		boxA.store(new Pen("0.5MM"));
		Pen penA = boxA.pullout();
		penA.showContent();
		
		Box<Pencil> boxB = new Box<Pencil>();
		boxB.store(new Pencil("4B"));
		Pencil penB =boxB.pullout();
		penB.showContent();
	
	}

단지, <T> 넣고자 하는 자료형을 써주기만 하면 됩니다. 이렇게 하면, 코드의 안정성도 올라가고, Box클래스를 여러 개 만들 이유도 없어집니다. (* T, U는 제네릭 표현 문자를 의미합니다.)

 

• 제네릭 클래스와 Wrapper 클래스

Wrapper 클래스는 기본 자료형의 인스턴스입니다. Interger, Double, Float, Short, Byte 등이 있습니다.

제너릭 클래스에는 기본자료형은 사용하지 못하고 Wrapper 클래스만 사용이 가능합니다.

public Box<Integer>{..} // 올바른 사용법
public Box<int>{...} // 사용불가

 

• 제너릭 메서드의 정의와 호출

public <T> void showBox(T item){..}
public <T, U> void showBox(T item){..} //자료형을 두개 넘겨줄 수도 있다.

 

제너릭 클래스의 메소드 정의는 위와 같이 <T> 사용해서 정의해주면 됩니다. 호출의 경우에는

BoxA.<Pen>showBox(Pen p); //호출방법 1
BoxA.showBox(Pen p); //호출방법 2(일반적인 호출방법)

이런 식으로 호출해주면 됩니다. (단, 호출 방법 1 보다는 호출방법 2가 일반적인 방법입니다.)

<Pen>이 지워진 이유는 컴파일러가 매개변수로 전달되는 참조 변수를 근거로 자료형을 판단할 수 있기 때문입니다.

 

•   매개변수 자료형 제한

제네릭 클래스는 다음과 같은 형식으로 자료형을 제한할 수 있습니다. 

 

public static <T extends 인터페이스, 클래스> void showInstamceAncestor(T param)

 

 

<T extends 인터페이스, 클래스> 에서 인터페이스면, 해당 인터페이스를 구현한 클래스만, 클래스이면, 해당 클래스를 상속하는 클래스만이 해당 메소드의 매개변수로 전달될 수 있습니다.

 

* 예시 

https://github.com/wpdbs1229/Java/edit/main/Generic/BoundedTypeParam2

GitHub: Where the world builds software

• 제네릭 변수의 상속관계

public void write(Pen p){...}

write 메소드의 매개변수로 올 수 있는 자료형은 Pen의 인스턴스 또는 Pen을 상속하는 인스턴스의 참조 값이 전달 될 수 있습니다. 그럼 제네릭의 경우는 어떨까요?

public void write(Box<Pen> p){...}

아쉽게도 제너릭에서는 Box<Pen>의 인스턴스만 매개변수로 전달 될 수 있습니다. 그 이유는 생각보다 간단합니다. Pen을 상속받는 클래스 Sharp 클래스가 존재한다고 해서, Box<Pen> 클래스오 Box<Sharp>클래스가 상속관계에 놓인 것이 아닙니다. 

그럼 Pen을 상속받는 클래스인 sharp도, Pen도 매개변수로 전달하고 싶은면 어떻게 해야할까요??

그 해답은 와일드 카드에 있습니다. 와일드 카드란, 이름 또는 문자열에 제한을 가하지 않음을 명시하는 용도로 사용되는 특별한 기호인 "?" 말합니다. 사용법은 다음과 같습니다.

Box< ? extends Pen> boxA = new Box<Sharp>();
Box< ? super Sharp> boxA = new Box<Pen>();

 < ? extends Pen> 같은 경우는 Pen을 상속하는 모든 클래스면 무엇이든 올 수 있음을 명시하는 것이고,

< ? super Sharp> 는 Sharp가 상속하는 모든 클래스를 뜻합니다. 즉, super는 Sharp의 조상클래스, extends는 Pen의 자식 클래스라고 생각하시면 됩니다!