item 31 sijun - JAVA-JIKIMI/EFFECTIVE-JAVA3 GitHub Wiki

아이템 28에서 나온 것 처럼 매개변수화 타입은 불공변이다(List<String>은 List<Object>의 하위타입이 아닌 것처럼)

하지만 와일드카드처럼 불공변 방식보다 유연한 무언가가 필요하다.

와일드카드

아래 코드는 아이템 29의 Stack 클래스의 public API만 추린 것에 pushAll 메서드를 추가한 것이다.

public class Stack<E> {
	public Stack();
	public void push(E e);
	public E pop();
	public boolean isEmpty();
	
	// 와일드 카드를 사용하지 않은 pushAll 예제
	// 입력 매개변수 원소를 스택에 넣는 메서드
	public void pushAll(Iterable<E> src) {
		for (E e : src)
			push(e);
		}
	}

public class Test{
	public static void main(String[] args) {
		Stack<Number> numberStack = new Stack<>();
		Iterable<Integer> integers = Arrays.asList(
			Integer.valueOf(1), Integer.valueOf(2));
		numberStack.pushAll(integers);
	}
}

위 코드처럼 Stack를 선언한 후 pushAll에 Iterable 타입을 넣으면 잘 작동할 것이라 기대할 수 있으나, 불공변 타입이기 때문에 오류가 발생한다.

생산자 와일드카드

위 코드를 올바르게 작동하는 방법은 생산자 와일드카드를 사용하는 것이다. 생산자 와일드카드는 하위 타입을 강제하고자 할 때 쓰인다.

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

Iterable<? extends E> src : pushAll의 입력 매개변수 타입은 'E의 Iterable'이 아니라 'E의 하위 타입의 Iterable'이어야 한다는 것을 나타내는 와일드카드.

소비자 와일드카드

소시바 와일드카드는 생산자 와일드카드와 반대의 개념으로 상위 타입을 강제하고자 할 때 쓰인다.

예를들어, 아래 popAll 메서드는 매개변수의 Collection에 Stack이 가진 원소를 넘길 때 쓰이는 메서드이다. 메서드의 의도라면 원소가 상의 원소인 Collection에게 popAll이 정상 작동해야하고 이럴 때 소비자 와일드카드를 사용할 수 있다.

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

와일드카드 적용 공식

와일드카드를 적용하는데 쓸 수 있는 공식이 있다. 매개변수화 타입 T가 생산자라면 <? extends T>를 사용하고, 소비자라면 <? super T>를 사용하는 것이다.

T가 생산자라면, 다른 객체로부터 전달 받아야하기에, 내 자신보다 해당 객체는 하위 원소이여야 한다.

T가 소비자라면, 다른 객체로 전달 해야하기에, 내 자신보다 해당 객체는 상위 원소이여야 한다.

따라서 아래와 같은 공식이 성립할 수 있다.

펙스(PECS): producer-extends, consumer-super

반환타입의 와일드카드 적용

반환 타입에는 한정적 와일드카드 타입을 사용하면 안된다. 예를 들어 set 2개를 합치는 union 메서드를 구현할 경우, PECS 원칙에 따라 생산자 메서드에 해당되며 extend를 적용한다. 하지만 반환타입에도 와일드카드를 적용할 경우 클라이언트에서도 와일드카드 타입을 써야한다.

아래 코드가 반환타입의 와일드카드 미 적용시 이점을 보여준다. 클래스 사용자는 와일드카드 타입이 쓰였다는 사실조차 의식하지 못하고 사용할 수 있는 코드가 된다.

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

	public static void main(String[] args) {
		// java 8 이상
		Set<Double> doubleSet = Set.of(1.0, 2.1);
		Set<Integer> integerSet = Set.of(1, 2);
		Set<Number> unionSet = union(doubleSet, integerSet);

		/*
		java 7 이하
		컴파일러가 올바른 탕비을 추론하지 못해
		명시적 타입 인수를 사용해 타입을 알려주면 된다.
		Set<Double> doubleSet = new HashSet<>(Set.of(1.0, 2.1));
		Set<Integer> integerSet = new HashSet<>(Set.of(1, 2));
		Set<Number> unionSet = Union.<Number>union(doubleSet, integerSet);
		*/
	}
}

Comparator와 Comparable

Comparable<E> 보다는 Comparable<? super E>를 사용하고, Compator<E> 보다는 Comparator<? super E>를 사용해야 한다.

public interface Comparable<E>
public interface Delayed extends Comparable<Delayed>
public interface ScheduledFuture<V> extends Delayed, Future<V>

위 코드는 Comparable, Delayed, ScheduledFuture 인터페이스의 선언부이다. 특징은, ScheduledFuture 인터페이스는 Comparable을 extends하지 않고 Delayed만 extends 하였다.

따라서, Comparable를 사용할 경우, Delayed 인스턴스와 ScheduledFuture 비교 가능성 때문에 정상 작동하지 않게 된다.

메서드 선언에 타입 매개변수가 한 번 나오면 와일드 카드로 대체하라

아래 첫번째 선언은 비한정적 타입 매개변수를 사용했고 두 번째는 비한정적 와일드카드를 사용했다.

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

두번째 방법을 사용해야 한다(메서드 선언에 타입 매개변수가 한 번만 나오면 와일드 카드로 대체하라). 어떤 리스트이든 이 메서드에 넘기면 명시한 인덱스의 원소들을 교환해 줄 것이며 신경 써야 할 타입 매개변수도 없기 때문이다.

하지만, 두번째 방법도 단점이 있다. 아래와 같은 직관적인 코드도 에러를 발생시킨다. List<?>에는 null 외에는 어떤 값도 넣을 수 없기 때문이다.

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

이때, 비한정적 타입 매개변수 방법을 추가로 사용하여 와일드카드 타입의 실제 타입을 알려주는 메서드를 private 도우미 메서드로 사용하는 방법이다.

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