31_한정적 와일드카드를 사용해 API 유연성을 높이라_김세윤.md

아이템31. 한정적 와일드카드를 사용해 API 유연성을 높이라.

공변(covariant), 불공변(invariant)

• 공변과 불공변은 변함에 차이가 있다. 즉, 공변은 함께 변하는 것이고 불공변은 함께 변하지 못한다는 의미이다.

class List<T> {...}

• 이떄 List가 공변이면
  • List은 List의 하위 타입
  • 불공변은
    • 위의 하위 타입이 성립하지 않음
  • 그러나 이제 배울 매개변수화 타입(제네릭)은 List이 List의 역할을 제대로 수행하지 못하기 때문에 리소코프 치환 원칙에 어긋나 불공변이라고 한다.
  • 즉 아래와 같이 사용하지 못한다는 것이다.

  ArrayList<String> strings = new ArrayList<Object>();
  ArrayList<Object> objects = new ArrayList<String>();

  • 그럼 공변은 뭐가 잇을까? 바로 배열이다.

  Object[] objects = new String[1];

  제네릭에서 불공변의 문제점

  package com.spring.test;
  
  import java.util.ArrayList;
  import java.util.Arrays;
  import java.util.EmptyStackException;
  import java.util.List;
  
  public class Stack<E> {
      private List<E> elements;
      private int size = 0;
  
      public Stack() {
          this.elements = new ArrayList<>();
      }
  
      public static void main(String[] args) {
          Stack<Number> stack = new Stack<>();
          Iterable<Integer> integers = Arrays.asList(1);
          stack.pushAll(integers);
      }
  
      public void push(E o) {
          elements.add(o);
          size++;
      }
  
      public <E> E pop() {
          if (size == 0) {
              throw new EmptyStackException();
          }
          E element = (E)elements.get(size);
          elements.remove(size--);
          return element;
      }
  
      public void pushAll(Iterable<E> src) {
          for (E e : src) {
              push(e);
          }
      }
  
      public boolean isEmpty() {
          return elements.size() == 0;
      }
  }

  error: incompatible types: Iterable<Integer> cannot be converted to Iterable<Number>
          stack.pushAll(integers);
                        ^

  

  • 하위 타입이여서 논리적으로 잘 동작할 것 같지만 불공변이기 때문에 아래와 같이 에러가 발생한다.
  • 따라서 자바는 한정적 와일드카드 타입을 지원하게 된다.

  한정적 와일드 카드 타입을 사용할 때

  • 원소의 생산자나 소비자용 입력 매개변수 일 때
  • 원소가 생산자와 소비자 역할을 동시에 사용하지 말 것, 이는 타입을 정확히 지정해야하는 상황을 뜻한다.
  • 즉, 유연성을 극대화 하기 위해서다.

  생산자(producer) & 소비자(Consumer)

  • 생산자란 입력 매개변수로부터 이 컬렉션으로 원소를 옮겨 담는다는 뜻

  public void pushAll(Iterable<? extends E> src) {
  	for (E e : src) {
  		push(e);
  	}
  }

  • 소비자란 컬렉션 인스턴스의 원소를 입력 매개변수로 옮겨 담는다는 뜻

  public void popAll(Collection<? super E> dst) {
  	while (!isEmpty()) {
  		dst.add(pop());
  	}
  }

  PECS(Producer-Extends, Consumer-Super)

  • 매개변수화 타입 T가 생산자라면 <? extends T>를 사용하고, 소비자라면 <? super T>를 사용하라.

  주의 점

  • 반환 타입에는 한정적 와일드카드 타입을 사용하면 안된다. 사용하는 순간 클라이언트 코드에서도 와일드 카드 타입을 신경써야 하기 때문에 API에 문제가 있는 것이다.

  Comparable & Comparator

  • Comparable보다는 Comparable<? super E>를 사용하라
  • Comparator보다는 Comparator<? super E>를 사용하라

  타입 매개변수와 와일드 카드

  public static <E> void swap(List<E> list, int i, int j);
  public static void swap(List<?> list, int i, int j);

  • 둘중에 뭐가 더 좋을까?
  • 기본 규칙을 생각해보자.
  • 메서드 선언에 타입 매개변수가 한 번만 나오면 와일드 카드로 대체하라.
  • 이때 비한정적 타입 매개변수라면 비한정적 와일드카드로, 한정적 타입 매개변수라면 한정적 와일드카드를 사용하라.
  • 따라서 2번째가 더 좋은 코드이다.

  bounded Wlidcard vs unbounded Wlidcard

  • 한정적 와일드카드
    • 특정 타입을 제한한다는 뜻으로 <T extends Number>와 같은 것이다.
  • 비한장적 와일드카드
    • ? 와 같은 타입으로 어떤 타입이 오던 관계가 없다는 뜻이다.

  2번째의 메서드의 문제점

  • List<?>에는 null 외에는 어떤 값도 넣을수가 없다.
  • 따라서 private 도우미 메서드를 선언해줘야 한다.

  public static <E> void swapHelper(List<E> list, int i, int j) {
      list.set(i, list.set(j, list.get(i))); 
  }

  결론

  • PECS(Producer-Extends, Consumer-Super) 공식을 기억하자
  • 반환 타입에는 한정적 와일드카드 타입을 사용하면 안된다. 사용하는 순간 클라이언트 코드에서도 와일드 카드 타입을 신경써야 하기 때문에 API에 문제가 있는 것이다.
  • Comparable보다는 Comparable<? super E>를 사용하라
  • Comparator보다는 Comparator<? super E>를 사용하라
  • 메서드 선언에 타입 매개변수가 한 번만 나오면 와일드 카드로 대체하라.