[Java] 제네릭(Generic) (지네릭스)

제너릭(generic)

https://www.youtube.com/watch?v=DBnqmTSHEOA 

- 특정한 클래스에 원하는 객체 타입을 지정하여 지정된 객체만 접근하게 하는 자바 문법.
- 다양한 타입의 객체들을 다루는 메서드나 컬렉션에서 컴파일할 때 컴파일러가 타입을 확인해 주는 기능
   ==> 다루어질 객체의 타입을 미리 명시함으로써 번거로운 형변환을 줄여 준다는 장점이 있음.

          또한, 객체의 타입을 컴파일 시에 체크하여 주기 때문에 객체의 타입 안정성을 높여주는 장점이 있음
- 타입의 안정성을 높여준다는 것은 의도하지 않은 타입의 객체가 저장되는 것을 막고,

저장된 객체를 꺼내올 때 원래의 타입과 다른 타입으로 잘못 형변환되어 발생할 수 있는 오류를 줄여 준다는 것임

 

제네릭스의 장점
1. 타입 안정성을 제공한다.
2. 타입체크와 형변환을 생략할 수 있으므로 코드가 간결해진다.

 

- jdk 1.5 에서부터 추가된 기능.
- 클래스 내부에서 사용할 데이터를 외부에서 지정하는 방법.
- 데이터의 명확성과 안정성을 보장해 줌.
   ==> 다른 데이터 타입의 데이터가 들어올 경우 컴파일 시점에서 error 발생.

- static 키워드는 참조형 타입 변수를 사용할 수 없다. 당연한게, 참조형변수는 인스턴스변수로 간주되고,

static멤버는 모든 객체에 대해 동일하게 동작해야 하는 멤버이므로,

인스턴스변수를 참조할 수 없기 때문

 

간단히 얘기하면, 다룰 객체의 타입을 미리 명시해줌으로써
번거로운 형 변환을 줄여준다.

 

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예제)

다음은 여러가지 재료를 가지고 프린팅을 해주는 3D 프린터를 제네릭 프로그래밍으로 구현한 예시이다.

오브젝트 클래스 방식으로 구현한 것과, 이를 제너릭 방식으로 구현한 것의 차이를 놓고 비교해보자.

 

아래는 오브젝트 방식

package Generic;

public class ThreeDPrinter {
	
	// Object는 최상위 클래스
	// 모든 클래스는 Object의 형변환이 이뤄진다.
	
	// material라는 변수에 대해서 어떤 타입이 들어오건
	// Object로 변환되어서 사용될 수 있다.
	private Object material;

	public Object getMaterial() {
		return material;
	}
	
	// Object로 받았기 때문에 material 변수에 wrapping 된다.
	public void setMaterial(Object material) {
		this.material = material;
	}

}

//파우더 재료 선언
package Generic;

public class Powder {
	
	public String toString() {
    return "사용 된 재료는 Powder 입니다.";
	}
}

//플라스틱 재료 선언
package Generic;

public class Plastic {
	public String toString() {
        return "사용 된 재료는 Plastic 입니다.";
    }
}

package Generic;

public class ThreeDPrinterTest {

	public static void main(String[] args) {
		
		ThreeDPrinter printer = new ThreeDPrinter();
		
		//ThreeDPrinter에서 Object로 받았기 때문에 에러가 없다. => 업캐스팅
		printer.setMaterial(new Powder());
		
		// Powder powder = printer.getMaterial();
		// 위 문장이 오류가 뜨는 이유는
		// ThreeDPrinter에서 반환하는 값은 object인데 powder로 받았기 때문
		
		// (Powder)을 붙임으로써 다운캐스팅함
		Powder powder = (Powder)printer.getMaterial();
		
	}

}

이렇게 구현한다면 set 을 하는 경우는 자식에서 부모로 업 캐스팅이 자동으로 되지만

get 을 하는 경우에는 Object 클래스에서 각각의 재료 클래스로 다운 캐스팅을 직접 해주어야 하기 때문에 굉장히 번거롭다.

 

 

이를 제너릭 방식으로 구현하고자 하면

package Generic;

public class ThreeDPrinter<T> {
	
	private T material;

	public T getMeterial() {
		return material;
	}
	
	public void setMeterial(T material) {
		this.material = material;
	}

	@Override
	public String toString() {
		return material.toString();
	}
	
}

이렇게 ThreeDPrinter 클래스를 제너릭클래스로 선언해주면 된다.

다이아몬드 연산자와 안에 적절한 알파벳을 써주면 제네릭 클래스를 만들 수 있다.

(원하는 이니셜을 사용하면 된다고 하나, 보통 T, E, V를 많이 쓴다고 한다. 각각 type, element, value의 약자)

 

내가 사용 할 자료형이 T 위치에 들어가 수행된다고 생각하면 된다.

 

테스트 클래스에서는

package Generic;

public class ThreeDPrinterTest {

	public static void main(String[] args) {
		
		ThreeDPrinter<Powder> printer = new ThreeDPrinter<Powder>();
		
		printer.setMaterial(new Powder());
        
		// 굳이 필요없지만..제너릭 방식을 쓰면 다운캐스팅 하지 않아도
        // 컴파일 시 오류가 안 생기는 것을 보여주기 위함
		Powder powder = printer.getMaterial();	
        
		
		System.out.println(printer);
		
		ThreeDPrinter<Plastic> printer2 = new ThreeDPrinter<Plastic>();
		
		printer2.setMaterial(new Plastic());
		
		System.out.println(printer2);
	
	}

}

결과

사용 된 재료는 Powder 입니다.
사용 된 재료는 Plastic 입니다.

 

프린터를 생성 할 때 printer<Powder> 과 같이 T 의 자료형을 정해주면 된다.

생략을 해도 컴파일러가 추측을 해서 정해주지만.. 경고의 주황색 밑줄이 쳐지니 되도록이면 자료형을 정해주자.

그리고 프로그램을 실행시켜보면 하나의 프린터 클래스를 가지고 여러가지 재료를 사용 할 수 있게 되었다.

 

만약 T타입에 대한 제한을 두고싶다면?

(3D프린터 재료가 될 수 없는 재료..이를테면 물 같은 것들도 재료 클래스로 등록되서 사용한다면 문제가 되니-)

 

1. 상위클래스 생성

package Generic;

public class Material {}

2. 상위클래스를 상속받는 하위클래스 생성

package Generic;

public class Plastic extends Material{
	
	public String toString() {
        return "사용 된 재료는 Plastic 입니다.";
    }
}

package Generic;

public class Powder extends Material{
	
	public String toString() {
    return "사용 된 재료는 Powder 입니다.";
	}
}

 

3. ThreeDPrinter클래스 선언부에 조건을 하나 걸어준다. 어떻게? 아래와 같이.

public class ThreeDPrinter<T extends Material> {

 

이렇게 하면 Material 이라는 상위클래스를 상속받지 않은 클래스는 재료가 될 수 없다. (컴파일 에러가 뜸)