기존에 앞선 7장에서 생성한 Stack 클래스를 Generic 타입으로 변경해볼 것이다.
기존 Stack
Copy public class Stack {
private Object [] elements;
private int size = 0 ;
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 16 ;
public Stack () {
elements = new Object [DEFAULT_CAPACITY];
}
public void push ( Object e) {
ensureCapacity() ;
elements[size ++ ] = 0 ;
}
public Object pop () {
if (size == 0 ) {
throw new EmptyStackException() ;
}
return elements[ -- size];
}
// 원소를 위한 공간을 적어도 하나 이상 여유를 두며, 늘려야하는 경우 두배 이상 늘린다.
private void ensureCapacity () {
if ( elements . length == size) {
elements = Arrays . copyOf (elements , 2 * size + 1 );
}
}
} Generic으로 생성 -> 제네릭 배열 생성 오류 발생
Copy public class Stack < E > {
// private으로 저장
private E [] elements;
private int size = 0 ;
private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 15 ;
public Stack () {
elements = new Object [DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
}
public void push ( E e) {
ensureCapacity() ;
elements[size ++ ] = e;
}
public E pop () {
if ( isEmpty() ) {
throw new EmptyStackException() ;
}
E result = elements[size -- ];
elements[size] = null ;
return result;
}
public boolean isEmpty () {
return size == 0 ;
}
private void ensureCapacity () {
if ( elements . length == size) {
elements = Arrays . copyOf (elements , 2 * size + 1 );
}
}
}
Copy elements = new Object [DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
Copy warning : [unchecked] unchecked cast 위 배열 생성 부분에서 다음과 같이 타입이 안전하지 않다는 오류가 발생하며, (E[]) new Object[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];로 해결 할 수 있다.
방법1. 제네릭 배열 생성 금지 제약 우회
Copy public class Stack < E > {
// private으로 저장
private E [] elements;
private int size = 0 ;
private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 15 ;
public Stack () {
elements = ( E []) new Object [DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
}
public void push ( E e) {
ensureCapacity() ;
elements[size ++ ] = e;
}
public E pop () {
if ( isEmpty() ) {
throw new EmptyStackException() ;
}
E result = elements[size -- ];
elements[size] = null ;
return result;
}
public boolean isEmpty () {
return size == 0 ;
}
private void ensureCapacity () {
if ( elements . length == size) {
elements = Arrays . copyOf (elements , 2 * size + 1 );
}
}
}
Copy Unchecked cast: 'java.lang.Object[]' to 'E[]' 비검사 형변환 경고문구가 뜨는데, 이 클래스가 타입 안전성을 해치지 않는 것을 확인해봐야한다. elements 배열은 private 필드에 저장되며, push() 메서드로 추가되는 원소의 타입은 항상 E 이다. 그러므로, 확실히 안전한 것은 우리는 파악할 수 있다.
Copy // elements 배열은 push(E)로 넘어온 E인스턴스만 담는다.
// 타입 안정성을 보장하지만, 런타임 타입은 E[]가 아닌 Object[]이다.
@ SuppressWarnings ( "unchecked" )
public Stack() {
elements = ( E []) new Object [DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
} @SuppressWarnings("unchecked") 어노테이션을 추가하여, 경고 문구가 발생하지 않도록 하면, 깔끔히 컴파일되며, 명시적으로 형변환을 하지 않고도 ClassCastException 을 걱정없이 사용할 수 있다. (item27 )
위 방법은 가독성이 방법2보다 더 좋다. 배열의 타입을 E[]로 선언하여 오직 E 타입 인스턴스만 받는 것을 명확히 표현하며, 코드도 더 짧다. 또한, 형변환을 배열 생성시 단 한번만 해주고 있다.
하지만, 이 방법은 런타임 타입이 컴파일타임 타입과 달라 힙 오염-item 32 을 발생시킨다.
방법2. Object[]로 타입 변경
두번째 방법은 elements 의 타입을 Object[]로 변경하는 방법이다.
Copy public class Stack < E > {
// private으로 저장
private Object [] elements;
private int size = 0 ;
private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 15 ;
public Stack () {
elements = new Object [DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
}
public void push ( E e) {
ensureCapacity() ;
elements[size ++ ] = e;
}
public E pop () {
if ( isEmpty() ) {
throw new EmptyStackException() ;
}
E result = elements[size -- ];
elements[size] = null ;
return result;
}
public boolean isEmpty () {
return size == 0 ;
}
private void ensureCapacity () {
if ( elements . length == size) {
elements = Arrays . copyOf (elements , 2 * size + 1 );
}
}
}
다음과 같이 변경시 E result = elements[size--] 부분에서 형변환 컴파일 오류가 발생한다.
Copy java: incompatible types: java.lang.Object cannot be converted to E
Copy E result = (E) elements[size -- ]; (E) 로 캐스팅해주면, 컴파일 오류는 발생하지 않으나 다음과 같은 오류문구가 뜬다.
Copy Unchecked cast: 'java.lang.Object' to 'E' E 는 실체화가 불가능한 타입이므로 컴파일러는 런타임에 이루어지는 형변환이 안전한지 증명할 수 없으며, 방법1과 마찬가지로 어노테이션을 사용하여 경고를 숨길 것이다.
Copy // push에서 E타입만 허용하므로 안전
@ SuppressWarnings ( "unchecked" ) E result = (E) elements[size -- ]; @SuppressWarnings("unchecked") 는 가능한 좁은 범위에 설정하는 것이 좋으므로, 변수 선언 부분에 붙여주었다.
방법2는 배열에서 원소를 읽을 때마다 형변환을 해주고 있으며, 가독성도 방법1보다 좋지 않다. 하지만, 힙 오염을 일으키지 않는다.
이번장의 예시는 item28 - 배열보다 리스트를 사용해라 의 내용과 모순되어 보인다.
제네릭 타입 안에서 리스트를 사용하는 것이 항상 가능한 것도, 좋은 것도 아니다. 자바가 리스트를 기본타입으로 제공하지 않아, ArrayList 와 같은 제네릭 타입도 결국은 기본 타입인 배열을 사용해 구현해야하며, HashMap 의 경우 성능을 높일 목적으로 배열을 사용하기도 한다.
Copy Stack < String > stack = new Stack <>(); 대부분 제네릭 타입은 타입 매개변수에 아무런 제약을 두지 않으며 , Stack<Object>, Stack<int[]>, Stack<List<String>>, Stack 등 어떤 참조 타입으로도 생성할 수 있다. 단, 기본타입은 사용할 수 없다. Stack<int> 같이 기본타입으로 만들려고 하면 컴파일 오류가 발생한다. 해당 오류는 자바 제네릭 타입 시스템의 근본적인 문제이며, item61-박싱된 기본타입 을 사용해 우회할 수 있다.
추가적으로, 한정적 타입 매개변수(bounded type parameter)를 사용해 매개변수에 제약을 둘 수도 있다.
Copy public class DelayQueue < E extends Delayed > extends AbstractQueue < E >
implements BlockingQueue < E > { <E extends Delayed>는 Delayed 하위 타입만 받는다는 뜻이며, DelayQueue 의 원소에서 형변환 없이 바로 Delayed 메서드를 사용할 수 있다. 또한, ClassCastException 오류도 걱정할 필요가 없다.