[Java-기초] 제네릭

▶ 제네릭

어떤 값이 하나의 참조 자료형이 아닌 여러 참조 자료형을 사용할 수 있도록 프로그래밍하는 것을 '제네릭 프로그래밍'이라고 한다.

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ThreeDPrinter3.java

package genericsTest;

public class ThreeDPrinter3 {
	private Object material;

	public Object getMaterial() {
		return material;
	}

	public void setMaterial(Object material) {
		this.material = material;
	}
}

어떤 재료든 쓸 수 있도록 material 변수의 자료형을 Object로 사용할 수 있다.

(Object는 모든 클래스의 최상위 클래스이므로 모든 클래스는 Object로 변환할 수 있음)

하지만 단점이 있다. ▼▼

setMaterial( ) 메서드를 활용하여 Powder를 재료로 선택할 때는 매개변수 자료형이 Object이므로 자동 형변환이 된다. 하지만 반환형이 Object 클래스인 getMaterial( ) 메서드로 Powder 자료형 변수를 반환받을 때는 반드시 형 변환을 해줘야 한다.

즉, 어떤 변수가 여러 참조 자료형을 사용할 수 있도록 Object 클래스를 사용하면 다시 원래 자료형으로 반환해 주기 위해 매번 형 변환을 해야 하는 번거로움이 있다.

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*제네릭 클래스 정의하기

제네릭에서는 여러 참조 자료형을 사용해야 하는 부분에 Object가 아닌 하나의 문자로 표현한다.

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코드를 보면 여러 자료형으로 바꾸어 사용할 material 변수의 자료형을 T라고 썼다. 이 때 T를 자료형 매개변수라고 부른다. (T 말고 다른거 써도 됨)

클래스 이름을 GenericPrinter<T>라고 정의하고 나중에 클래스를 사용할 때 T 위치에 실제 사용할 자료형을 지정한다. 클래스의 각 메서드에서 해당 자료형이 필요한 부분에는 모두 T 문자를 사용하여 구현한다.

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*자료형 매개변수 T와 static

static 변수나 메서드는 인스턴스를 생성하지 않아도 클래스 이름으로 호출할 수 있다.

static 변수는 인스턴스 변수가 생성되기 이전에 생성된다. 또한 static 메서드에서는 인스턴스 변수를 사용할 수 없다. 그런데 T의 자료형이 정해지는 순간은 제네릭 클래스의 인스턴스가 생성되는 순간이다. 따라서 T의 자료형이 결정되는 시점보다 빠르기 때문에 static 변수의 자료형이나 static 메서드 내부 변수의 자료형으로 T를 사용할 수 없다.

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*제네릭 클래스 사용하기

Powder가 재료인 Printer는 다음과 같이 선언하여 생성한다.

GenericPrinter<Powder> powderPrinter = new GenericPrinter<Powder>();

powderPrinter.setMaterial(new Powder());
Powder powder = powderPrinter.getMaterial();  // 명시적 형 변환을 하지 않음

T로 정의한 클래스 부분에 Powder형을 넣어 주고, T형 매개변수가 필요한 메서드에 Powder 클래스를 생성하여 대입해준다. GenericPrinter<Powder>에서 어떤 자료형을 사용할지 명시했으므로 getMaterial( ) 메서드에서 반환할 때 형 변환을 하지 않는다. 이렇게 실제 제네릭 클래스를 사용할 때 T 위치에 사용한 Powder형을 '대입된 자료형'이라 하고, Powder를 대입해 만든 GenericPrinter<Powder>를 '제네릭 자료형'이라고 하겠다.

용어	설명
GenericPrinter<Powder>	제네릭 자료형(Generic type), 매개변수화된 자료형(parameterized type)
Powder	대입된 자료형

제네릭으로 구현하면 왜 형 변환을 하지 않아도 될까? 제네릭 클래스를 사용하면 컴파일러는 일단 대입된 자료형이 잘 쓰였는지 확인한다. 그리고 class 파일을 생성할 때 T를 사용한 곳에 지정된 자료형에 따라 컴파일하므로 형 변환을 하지 않아도 된다. 따라서 제네릭을 사용하면 컴파일러가 자료형을 확인해 주기 때문에 안정적이면서 형 변환 코드가 줄어든다.

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*제네릭 클래스 사용 예제

 

Powder.java

package generics;

public class Powder {
	public void doPrinting() {
		System.out.println("Powder 재료로 출력합니다.");
	}

	public String toString() {
		return "재료는 Powder 입니다.";
	}
}

 

 

Plastic.java

package generics;

public class Plastic {
	public void doPrinting() {
		System.out.println("Plastic 재료로 출력합니다.");
	}

	public String toString() {
		return "재료는 Plastic 입니다.";
	}
}

 

 

GenericPrinter.java

package generics;

public class GenericPrinter<T> {
	private T material;  // T 자료형으로 선언한 변수

	public T getMaterial() {  // T 자료형 변수 material을 반환하는 제네릭 메서드
		return material;
	}

	public void setMaterial(T material) {
		this.material = material;
	}

	public String toString() {
		return material.toString();
	}
}

 

 

GenericPrinterTest.java

package generics;

public class GenericPrinterTest {
	public static void main(String[] args) {
		GenericPrinter<Powder> powderPrinter = new GenericPrinter<Powder>();  // Powder형으로 GenericPrinter 클래스 생성

		powderPrinter.setMaterial(new Powder());
		Powder powder = powderPrinter.getMaterial(); // 명시적 형 변환을 하지 않음
		System.out.println(powderPrinter);

		GenericPrinter<Plastic> plasticPrinter = new GenericPrinter<Plastic>();  // Plastic형으로 GenericPrinter 클래스 생성

		plasticPrinter.setMaterial(new Plastic());
		Plastic plastic = plasticPrinter.getMaterial();
		System.out.println(plasticPrinter);
	}
}

<실행 결과>

 

 

 

▶ T 자료형에 사용할 자료형을 제한하는 <T extends 클래스>

제네릭 클래스에서 T 자료형에 사용할 자료형에 제한을 둘 수 있다.

사용할 클래스에 자료형 제한을 두는 방식으로 extends 예약어를 사용한다.

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Material.java

package generics;

public abstract class Material {
	public abstract void doPrinting();
}

 

 

Powder.java

package generics;

public class Powder extends Material {
	public void doPrinting() {
		System.out.println("Powder 재료로 출력합니다.");
	}

	public String toString() {
		return "재료는 Powder 입니다.";
	}
}

 

 

Plastic.java

package generics;

public class Plastic extends Material {
	public void doPrinting() {
		System.out.println("Plastic 재료로 출력합니다.");
	}

	public String toString() {
		return "재료는 Plastic 입니다.";
	}
}

 

 

 

▶ <T extends 클래스>로 상위 클래스 메서드 사용하기

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GenericPrinter.java

package generics;

public class GenericPrinter<T extends Material> {  // extends 예약어로 사용할 수 있는 자료형에 제한을 둠
	private T material;

	public T getMaterial() {
		return material;
	}

	public void setMaterial(T material) {
		this.material = material;
	}

	public String toString() {
		return material.toString();
	}

	public void printing() {
		material.doPrinting();  // 상위 클래스 Material 메서드 호출
	}
    
}

클래스 이름에 <T extends Material>이라고 명시하여 사용할 수 있는 자료형에 제한을 둔다.

<T extends Material>로 선언하면 제네릭 클래스를 사용할 때 상위 클래스 Material에서 선언한 메서드를 사용할 수 있다(ex. doPrinting( ) 메서드). 만약 Material 클래스를 상속받지 않은 다른 클래스를 사용하면 오류가 난다.

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<T extends Material>을 사용하면 T 자료형이 Object가 아닌 Material로 변환되고 사용하지 않으면 T를 컴파일할때 Object 클래스로 변환된다. 따라서 <T extends Material>를 사용하지 않은 경우에는 Object 클래스가 기본으로 제공하는 메서드만 사용할 수 있다. 왜냐하면 자료형을 알 수 없기 때문이다.

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GenericPrinterTest2.java

package generics;

public class GenericPrinterTest2 {
	public static void main(String[] args) {
		GenericPrinter<Powder> powderPrinter = new GenericPrinter<Powder>();
		powderPrinter.setMaterial(new Powder());
		powderPrinter.printing();

		GenericPrinter<Plastic> plasticPrinter = new GenericPrinter<Plastic>();
		plasticPrinter.setMaterial(new Plastic());
		plasticPrinter.printing();
	}
}

<실행 결과>

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