DEV ℧ Developer Diary

[EffectiveJava] item30 - 이왕이면 제네릭 메소드로 만들라

29 Apr 2023

클래스와 마찬가지로 메소드도 제네릭으로 만들 수 있다. 매개변수화 타입을 받는 정적 유틸리티 메서드는 보통 제네릭이다. 예를 들어 Collections의 ‘알고리즘’ 메서드(binarySearch, sort 등)는 모두 제네릭 메서드로 구현되어 있다.

아래는 Collections의 binarySearch메서드 이다. 해당 메서드는 제네릭 메서드로 구현된걸 볼 수 있다.

  • binarySearch
public static <T> int binarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key) {
    if (list instanceof RandomAccess || list.size()<BINARYSEARCH_THRESHOLD)
        return Collections.indexedBinarySearch(list, key);
    else
        return Collections.iteratorBinarySearch(list, key);
}

제네릭 메서드

제네릭 메서드 작성법은 제네릭 타입 작성법과 비슷하다. 한번 예시를 들어 제네릭 메서드로 변환하는 과정을 살펴보도록 하자.

아래는 Set 로타입의 파라미터 s1, s2를 받아 합집합을 만들어 반환하는 메서드이다.

public static Set union(Set s1, Set s2) {
    Set result = new HashSet(s1);
    result.addAll(s2);
    return result;
}

해당 메서드는 컴파일은 되지만 경고가 발생한다.

Set Collection 객체가 로타입으로 구현되어 있기 때문에 타입 안전 하지 않기 때문이다.

Union.java.5: warning: [unchecked] unchecked call to
HashSet(Collection<? extends E>) as a member of raw type HashSet
        Set result = new HashSet(s1);
                     ^

해당 메서드를 원소 타입을 타입 매개변수로 명시하고, 메서드 안에서도 이 타입 매개변수만 사용하도록 수정한다면 경고는 사라질 것이다. (타입 매개변수들을 선언하는) 타입 매개변수 목록은 메서드의 접근제어자와 반환 타입 사이에 온다.

한번 타입 매개변수를 이용한 제네릭 메서드를 만드는 양식을 한번 알아보자.

제네릭 메서드는 아래와 같은 양식으로 선언한다. 보통 선언하는 메서드의 Return Type 앞에 제네릭 T나 E와 같은 메소드에 쓰이는 Type Parameter를 선언하고, 평소 의 Return Type과 Parameter Type을 선언하여 사용하면 된다.

generic01

이제 위의 예제를 제네릭 메서드로 변환 해보도록 하자.

타입 파라미터는 <E>, 반환타입은 Set<E>로 선언하여 예제코드를 작성해 볼 것이다.

public static <E> Set<E> union(Set<E> s1, Set<E> s2) {
    Set<E> result = new HashSet<>(s1);
    result.addAll(s2);
    return result;
}

단순한 제네릭 메서드라면 이정도라면 충분하다. 이 메서드는 경고 없이 컴파일 되며, 타입 안전하고 쓰기도 쉽다.

public static void main(String[] args) {
    Set<String> fruits = Set.of("apple", "banana", "pineaplle");
    Set<String> vegetables = Set.of("carrot", "tomato");
    Set<String> food = union(fruits, vegetables);
}

하지만 해당 방법은 단점이 있다. 해당 메서드를 사용할 때 파라미터값 s1, s2와 반환 값으로 받는 result가 전부 같은 제네릭 타입이어야 한다.

제네릭 싱글턴 팩토리

만약 위의 예시를 확장해 불변객체를 여러 타입으로 활용할 수 있게 만들어야 한다면 어떻게 할 수 있을까?

제네릭은 런타임에 타입 정보가 소거 되므로 하나의 객체를 어떤 타입으로든 매개변수화 할 수 있다. 하지만 이렇게 하려면 요청한 타입 매개변수에 맞게 매번 그 객체의 타입을바꿔주는 정적 팩터리를 만들어야 한다.

이 패턴을 제네릭 싱글턴 팩토리라 한다.

예시를 통해 항등함수 (identity function)를 담은 클래스를 만들고 싶다고 해보자. 자바 라이브러리의 Function.identity를 사용하면 되지만, 직접 구현해보도록 하자.

항등함수 객체는 상태가 없으니 요청할 때마다 새로 생성하는 것은 낭비이다. 제네릭이 실체화 된다면 항등함수 타입별로 하나씩 만들어야 했겠지만, 소거 방식을 사용하기 때문에 제네릭 싱글턴 하나면 충분하다.

private static UnaryOperator<Object> IDENTITY_FN = (t) -> t;

@SuppressWarnings("unchecked")
public static <T> UnaryOperator<T> identityFunction() {
    return (UnaryOperator<T>) IDENTITY_FN;
}

UnaryOperator 객체는 Type T인자 하나를 받고, 동일한 Type T 객체를 리턴하는 함수형 인터 페이드이다. Function을 상속하며, apply() 를 호출하여 특정 작업을 수행 할 수 있다.

public static void main(String[] args) {
    UnaryOperator<Integer> unaryOperator1 = n -> n + n;
    Integer result = unaryOperator1.apply(5);
    System.out.println("result : " + result);
}

result : 10

IDENTITY_FN(UnaryOperator<Object>)을 UnaryOperator로 형변환 하면 비검사 형변환 경고가 발생한다. T가 어떤 타입이든 UnaryOperator\<Object\>는 UnaryOperator가 아니기 때문이다.

하지만 항등함수란 입력값을 수정 없이 그대로 반환 하는 특별한 함수 이므로, T가 어떤 타입이든 UnaryOperator를 사용해도 타입 안전하다.

우리는 해당 정보를 알고 있으므로, @SuppressWarnings(“unchecked”)를 추가해 경고를 없애주도록 하자. 물론 나중에 주석으로 설명을 추가한다면 더 좋을 것이다.

이제 해당 예제코드를 사용하는 예시이다. 일전의 union 메서드보다 좀더 제네릭이 확장석 있게 사용되는걸 볼 수 있다.

제네릭 싱글톤을 UnaryOperator<String>과 UnaryOperator<Number>로 사용하는 모습이다. 지금까지와 마찬가지로 형변환을 하지 않아도 컴파일 오류나 경고가 발생하지 않는다.

public static void main(String[] args){
    String[]strings={ "삼베","대마","나일론" };
    UnaryOperator<String> sameString=identityFunction();
    for(String s:strings)
        System.out.println(sameString.apply(s));

    Number[]numbers={1,2.0D,3L};
    UnaryOperator<Number> sameNumber=identityFunction();
    for(Number n:nembers)
        System.out.println(sameNumber.apply(n));
}

재귀적 타입 한정 (recursive type bound)

상대적으로 드물긴 하지만, 자기 자신이 들어간 표현식을 사용하여 타입 매개변수의 허용 범위를 한정 할 수 있다.

재귀적 타입 한정은 주로 타입의 순서를 정렬하는 Comparable 인터페이스와 함께 쓰인다.

public interface Comparable<T> {
    int compareTo(T o);
}

여기서 타입 매개변수 T는 interface Comparable를 구현한 타입이 비교할 수 있는 원소의 타입을 정의한다.

실제로 거의 모든 타입은 해당 Comparable를 구현한 타입과 동일한 타입끼리만 비교가 가능하므로 String은 Comparable<String>, Integer는 Comparable<Integer>를 구현하는 식이다.

Comparable을 구현한 원소의 컬렉션을 입력받는 메서드들은 주로 그 원소들을 정렬 혹은 검색하거나, 최솟값이나 최댓값을 구하는 식으로 사용된다.

public static <E extends Comparable<E>> E max(Collecion<E> c);

해당 메서드는 재귀적 타입 한정을 이용해 상호 비교할 수 있음을 표현한 예시이다.

타입 한정인 <E extends Comparable<E>>는 “모든 타입 E는 자신과 비교할 수 있다” 라고 읽을 수 있다. 상호 비교 가능하다는 뜻을 아주 정확하게 표현했다.

해당 예시를 구현해본다면 아래와 같이 사용할 수 있다.

@Override
public static <E extends Comparable<E>> E max(Collecion<E> c) {
    if (c.isEmpty())
        throw new IllegalArgumentException("컬렉션이 비어있습니다.");

    E result = null;
    for (E e : c)
        if(result == null || e.compareTo(result) > 0)
            result = Objects.requireNonNull(e);

    return result;
}

추후에 파라미터 Collection<E>는 에러를 반환하지 않도록 Optional<E>를 이용하는 방법도 하나의 좋은 방법이다.

재귀적 타입 한정은 훨씬 복잡해질 가능성이 있긴 하지만, 활용을 잘한다면 그런일은 잘 일어나지 않는다.

Related posts