Skip to content

Latest commit

 

History

History
168 lines (143 loc) · 9 KB

item33.md

File metadata and controls

168 lines (143 loc) · 9 KB

Item33 타입 안전 이종 컨테이너를 고려하라.

  • 제네릭은 Set<E>, Map<K,V> 등의 컬렉션과 ThreadLocal<T>, AtomicReference<T> 등의 단일 원소 컨테이너에도 흔히 쓰인다.
    • 이 때 매개변수화되는 대상은 원소가 아닌 컨테이너 자신이다.
    • 이러한 하나의 컨테이너에서 매개변수화 할 수 있는 타입의 수는 제한적이다.
      • 예를 들어 Map에서는 타입 2개, Set은 타입 1개

타입 안전 이종 컨테이너

  • 더 유연한 수단의 필요성
  • 컨테이너의 키를 매개변수화한 다음, 컨테이너에 값을 넣거나 뺄 때 매개변수화 한 키를 함께 제공한다.
    • 제네릭 타입 시스템이 값의 타입이 키와 같음을 보장한다.
  • 이런 설계 방식을 타입 안정 이종 컨테이너 패턴(type safe heterogeneous container pattern)이라고 한다.

예제

// 구현
public class Favorite {
	private Map<Class<?>, Object> favorites = new HashMap<>();

	public <T> void putFavorite(Class<T> type, T instance) {
		favorites.put(Objects.requireNonNull(type), type.cast(instance));
	}
	public <T> T getFavorite(Class<T> type) {
		return type.cast(favorites.get(type));
	}
}
  • 각 타입의 Class 객체를 매개변수화한 키 역할로 사용한다.
    • 이 방식이 동작하는 이유는 class의 클래스가 제네릭이기 때문이다.
    • class 리터럴 타입은 Class 가 아닌 Class<T> 이다.
      • 예를 들어, String.class 의 타입은 Class 이다.

컴파일 타임 타입 정보와 런타임 타입 정보를 알아내기 위해 메서드들이 주고 받는 class 리터럴을 타입 토큰이라고 한다.

// 클라이언트 코드
public static void main(String[] args) {
	Favorites f = new Favorites();
	
	f.putFavorite(String.class, "Java");
	f.putFavorite(Integer.class, 0xcafebabe);
	f.putFavorite(Class.class, Favorites.class);

	String favoriteString = f.getFavorite(String.class);
	int favoriteInteger = f.getFavorite(Integer.class);
	Class<?> favoriteClass = f.getFavorite(Class.class);

	System.out.printf("%s %x %s\\n", favoriteString, favoriteInteger, favoriteClass.getName());
}
  • 타입 안전 이종 컨테이너(Favorites) 인스턴스는 타입 안전하다.
    • String을 요청했는데 Integer를 반환하는 일은 절대없다.
    • 또한 모든 키의 타입이 제각각이라 일반적인 맵과 달리 여러 가지 타입의 원소를 담을 수 있다.

Map<Class<?>, Object>

  • Favorites가 사용하는 private 맵 변수의 타입이다.
  • 비한정적 와일드카드 타입이지만, 와일드카드 타입이 중첩(nested) 되어 있다.
    • 맵이 아니라 키가 와일드카드 타입
    • 모든 키가 서로 다른 매개변수화 타입일 수 있다는 뜻
      • 예를 들어, 첫번째는 Class<String>, 두번째는 Class<Integer> 등을 가진 수 있다.
    • 다양한 타입 지원 가능
  • 맵의 값 타입은 Object
    • 키와 값 사이의 타입 관계를 보증하지 않는다.
      • 즉, 모든 값이 키로 명시한 타입임을 보증하지 않는다.
    • 키와 값 사이의 타입 링크 정보는 버려진다.
    • 하지만, get 메서드에서 이 관계를 되살린다. (동적 형변환 활용)

동적 형변환

  • 객체 참조를 Class 객체가 가리키는 타입으로 동적 형변환한다.
    • cast 메서드 이용

cast 메서드는 형변환 연산자의 동적 버전

  • 주어진 인수가 Class 객체가 알려주는 타입의 인스턴스인지를 검사하고, 맞으면 형변환 된 인수를 아니면 ClassCastException을 던진다.

  • cast 메소드의 시그니처

    • Class 클래스가 제네릭이라는 이점을 완벽히 활용
    • cast 의 반환 타입은 Class 객체의 타입 매개변수와 같다.
      • 타입 T 로 비검사 형변환을 하는 손실 없이도 Favorites를 타입 안전하게 만드는 비결이다.
public class Class<T> {
	T cast(Object obj);
}

제약 사항

  • Favorites 클래스엔 두 가지 제약사항이 있다.

첫번째

  • 악의적인 클라이언트가 Class 객체를 로 타입((Class)Integer.class)으로 넘기면 타입 안전성이 쉽게 깨진다는 점이다.
    • 다만, 클라이언트 코드에서는 비검사 경고가 뜰 것이다.
f.putFavorite((Class)Integer.class, "Integer의 인스턴스가 아닙니다.");
int favoriteInteger = f.getFavorite(Integer.class); // <- ClassCastException 발생
  • 이는 HashSet, HashMap 등의 일반 컬렉션도 가지고 있는 문제이다.
    • 아래와 같이 HashSet의 로 타입을 사용하면 HashSet에 String을 넣는건 아주 쉽다.
HashSet<Integer> set = new HashSet<>();
((HashSet)set).add("string");
  • Favorites가 타입 불변식을 어기는 일이 없도록 보장하기 위한 방법 (우회로)
    • put 메서드에서 인수로 주어진 instance의 타입이 type으로 명시한 타입과 같은지 동적 형변환을 이용해 확인한다.
public <T> void putFavorite(Class<T> type, T instance) {
    favorites.put(Objects.requireNonNull(type), Objects.requireNonNull(type.cast(instance)));
}
  • java.util.Collections에 존재하는 checkedSet, checkedList, checkedMap 같은 메서드들은 이 방식을 적용한 컬렉션 래퍼들이다.
    • 제네릭을 이용해 Class 객체와 컬렉션의 컴파일타입 타입이 같음을 보장한다.
    • 또한, 내부 컬렉션들을 실체화 한다. (?이해못함)

두번째

  • 실체화 불가 타입에는 사용할 수 없다.
    • 즉, String 이나 String[]은 사용할 수 있어도 List이나 List는 저장할 수 없다는 이야기다.
    • List용 Class 객체를 얻을 수 없기 때문이다. (List.class -> 문법 오류 발생)
    • List 이나 List 나 List.class라는 같은 Class 객체를 공유한다. List.class 와 List.class 를 허용하면, 같은 타입 객체 참조를 반환하게 되어 문제의 소지가 된다.
  • 해당 제약에는 만족스러운 우회로가 존재하지 않는다.

참고) 슈퍼 타입 토큰

  • 자바 업계의 거장인 닐 개프터가 고안한 방식
  • 스프링 프레임워크에서는 ParameterizedTypeReference 클래스로 구현하여 제공하고 있다.
  • 실체화 불가인 제네릭 타입을 활용하는데 매우 유용하다.
  • 한계가 존재하므로 이를 주의해서 사용해야 한다.
List<String> pets = Arrays.asList("개", "고양이", "앵무");
f.putFavorite(new TypeRef<List<String>>(){}, pets);

한정적 타입 토큰

  • 한정적 타입 매개변수나 한정적 와일드카드를 사용하여 표현 가능한 타입을 제한하는 타입 토큰
  • Favorites 가 사용하는 타입 토큰은 비한정적이다.
  • get, put 메서드들이 허용하는 타입을 제한하고 싶은 경우, 한정적 타입 토큰을 사용하면 된다.

Annotation API

  • 한정적 타입 토큰을 적극적으로 사용하는 예
public <T extends Annotation>
    T getAnnotations(Class<T> annotationType);

  • annotationType 인수는 어노테이션 타입을 뜻하는 한정적 타입 토큰이다.

    • 토큰으로 명시한 타입의 어노테이션이 대상 요소에 달려있다면 그 어노테이션을 반환하고 없다면 null 을 반환한다.
    • 즉, 애너테이션된(annotated) 요소는 키를 애너테이션 타입으로 갖는 타입 안전 이종 컨테이너로 볼 수 있다.

  • Class<?> 타입의 객체를 getAnnotaion 처럼 한정적 타입 토큰을 받는 메서드에 넘기는 방법?

    • 객체를 Class<? extends Annotation> 으로 형변환 할수도 있지만, 이 형변환은 비검사이므로 컴파일하면 경고가 뜰 것이다.

    • Class 클래스가 형변환을 안전하게 (그리고 동적으로) 수행해주는 인스턴스 메소드를 제공한다.

      • asSubclass 메서드
      • 호출된 인스턴스 자신의 Class객체를 인수가 명시한 클래스로 형변환한다.
        • 형변환 된다는 것은 이 클래스가 인수로 명시한 클래스의 하위 클래스라는 뜻
      • 형변환에 성공하면 인수로 받은 클래스 객체를 반환하고 실패하면 ClassCastException을 던진다.
static Annotation getAnnotation(AnnotatedElement element, String annotationTypeName) { 
	Class<?> annotationType = null; // 비한정적 타입 토큰
	try {
		annotationType = Class.forName(annotationTypeName);
	} catch (Exception ex) {
		throw new IllegalArgumentException(ex);
	} 
	return element.getAnnotation(
		annotationType.asSubclass(Annotation.class));
}
  • 위 코드는 컴파일 시점에는 타입을 알 수 없는 어노테이션을 asSubclass 메소드를 사용해 런타임에 읽어내는 예이다.