item 28 JihoonKim - JAVA-JIKIMI/EFFECTIVE-JAVA3 GitHub Wiki

• 배열은 공변('함께 변한다')이지만, 제네릭은 불공변이다.

  • Sub가 Super의 하위 타입이면, Sub[]도 Super[]의 하위 타입이다.

    Object[] objectArray = new Long[1]; // Long이 Object의 하위 타입
    objectArray[0] = "Long에 String을 넣을 수 없어"; // 런타임에 ArrayStoreException 발생

  • 서로 다른 타입 Type1, Type2가 있을 때, List<Type1>은 List<Type2>의 상위 타입도, 하위 타입도 아니다.(JLS-4.10)

    List<Object> ol = new ArrayList<Long>(); // 호환되지 않는 타입, Compile 에러
    ol.add("Long에 String을 넣을 수 없어");

• 배열은 실체화(reify)된다. (JLS-4.7)

  • 배열은 런타임에도 자신이 담기로 한 원소의 타입을 인지하고 확인한다는 것 - ArrayStoreException 발생도 가능
    • 제네릭은 타입 정보가 런타임에는 소거(erasure)된다.(JLS-4.6)
      • 원소 타입을 컴파일타임에만 검사하며 런타임에는 알 수 조차 없다
      • 제네릭 지원 전 레거시 코드 대한 하위 호환성 목적

• new List<E>[](제네릭 타입), new List<String>[](매개변수화 타입), new E[](타입 매개변수) 식으로 작성하면 컴파일 에러 발생한다.
• 그 이유는 타입 안전하지 않기 때문이다.
  • 허용한다면 컴파일러가 자동 생성한 형변환 코드에서 런타임에 ClassCastException이 발생할 수 있어, 이는 제네릭 타입 시스템의 취지에 어긋난다.

    List<String>[] stringLists = new List<String>[1]; // (1), 컴파일 에러 발생, 하지만 허용된다고 가정
    List<Integer> intList = List.of(42);              // (2), List.of()는 JDK 9부터 사용 가능
    Object[] objects = stringLists;                   // (3)
    objects[0] = intList;                             // (4)
    String s = stringLists[0].get(0);                 // (5), 문제 발생

    • 배열은 공변이니, (3)은 (1)에서 생성한 List<String>의 배열을 Object 배열에 할당하는 것이 가능하다.
    • 제네릭은 소거 방식이니, 런타임에List<Integer> 인스턴스의 타입은 단순 List가 되고, List<Integer>[]와 List<String> 인스턴스의 타입은 List[]가 된다. 그래서, (4)에서는 (2)에서 생성한 List<Integer>의 인스턴스를 Object 배열의 첫 원소로 저장해도 ArrayStoreException이 발생하지 않는다
    • 문제는 (5)에서 발생한다. List<String> 인스턴스만 담겠다고 선언한 stringLists 배열에 다른 타입의 인스턴스(List<Integer>)가 담겨있는데, 첫 원소를 꺼내려고 한다. 그리고 이를 String으로 형변환하는데, 이 원소는 Integer 타입이므로 런타임에 ClassCastException이 발생

• E, List<E>, List<String> 같은 타입은 실체화 불가 타입(non-reifiable type, JLS-4.7)이다.
  • 컴파일타임보다 런타임에 타입 정보를 적게 갖는다
• 소거 메커니즘으로 인해 매개변수화 타입 가운데 실체화될 수 있는 타입은 List<?>와 Map<?,?>같은 비한정적 와일드카드 타입뿐(item26)

제네릭 배열 생성 오류나 비검사 형변환 경고가 뜨는 경우 대부분 배열인 E[] 대신 컬렉션인 List<E>를 사용하면 해결된다.

// 제네릭 쓰지 않고 구현
public class Chooser {
	public final Object[] choiceArray;
	
	public Chooser(Collection choices) {
		choiceArray = choices.toArray();
	}

	// 이 메서드를 사용하는 곳에서는 매번 형변환이 필요
	// 런타임에 형변환 오류의 가능성
	public Object choose() {
		Random rnd = ThreadLocalRandom.current();
		return choiceArray[rnd.nextInt(choiceArray.length)];
	}
}

// 제네릭 구현을 위한 시도(컴파일 에러, 경고 발생)
public class Chooser<T> {
	public final T[] choiceArray;
	
	public Chooser(Collection<T> choices) {
		// [1] 컴파일 에러, incompatible types: java.lang.Object[] cannot be converted to T[]
		choiceArray = choices.toArray();
		
		// [2] 'Unchecked Cast' 경고, T의 타입을 몰라 이 형변환이 런타임에도 안전한지 보장할 수 없다.
		choiceArray = (T[]) choices.toArray();
	}
	// choose method는 동일
}

// 리스트 기반 Chooser (타입 안정성 확보)
public class Chooser<T> {
	public final List<T> choiceList;
	
	public Chooser(Collection<T> choices) {
		choiceList = new ArrayList<>(choices);
	}
	public T choose() {
		Random rnd = ThreadLocalRandom.current();
		return choiceList.get(rnd.nextInt(choiceList.size()));
	}
}

• 배열과 제네릭은 매우 다른 규칙이 적용된다.
  • 배열은 '공변'과 '실체화'(런타임에 타입 안전)
  • 제네릭은 '불공변'과 타입 정보 '소거'(컴파일 타임에 타입 안전)
• 둘을 섞어 쓰다 컴파일 오류나 경고를 만나면, 가장 먼저 배열을 리스트로 대체해보자!