ITEM33 타입 안전 이종 컨테이너를 고려하라

일반적인 제네릭 형태: 컬렉션 API#

예시#

대표적으로 제네릭은 컬렉션과 단일원소 컨테이너에서 흔히 사용된다.

  • 컬렉션 Set<E>, Set<K, V> 등
  • 단일원소 컨테이너 ThreadLocal<T>, AtomicReference<T> 등

매개변수화 대상#

원소가 아닌, 컨테이너 자신이다.

한계#

한 컨테이너가 다룰 수 있는 타입 매개변수의 수가 고정됨

  • 컨테이너의 일반적인 용도에 맞게 설계된 것이므로 문제될 것은 없다.

타입 안전 이종 컨테이너 패턴#

type safe heterogeneous container pattern

  1. 컨테이너 대신 키를 매개변수화 한다.
  2. 컨테이너에 값을 추가/삭제 할 때마다, 매개변수화한 키를 함께 제공한다.

API#

데이터베이스의 행(컨테이너)을 표현한 DatabaseRow 타입에는,

  • 제네릭 타입인 Column<T> 를 키로 사용할 수 있다.

타입별로 즐겨 찾는 인스턴스를 저장하고 검색할 수 있는 Favorites 클래스

public class Favorites {
public <T> void putFavorite(Class<T> type, T instance);
public <T> T getFavorite(Class<T> type);
}

Class 를 키로 사용#

  • 직접 구현한 키 타입도 가능
  • Class 가 제네릭이기 때문에 가능함
    • Class<T> class 의 리터럴 타입
    • Class<Integer> Integer.class 의 리터럴 타입
    • Class<String> String.class 의 리터럴 타입

타입 토큰 type token#

컴파일타임 타입정보와, 런타임 타입정보를 알아내기 위해,
메서드들이 주고 받는 class 리터럴

클라이언트#

public static void main(String[] args) {
Favorite f = new Favorites();
f.putFavorite(String.class, "Java");
f.putFavorite(Integer.class, 0x123abcd);
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());
}

구현#

public class Favorites {
private Map<Class<?>, Object> favorite = new HashMap<>();
public <T> void putFavorite(Class<T> type, T instance) {
favorite.put(Objects.requireNonNull(type), instance);
}
public <T> T getFavorite(Class<T> type) {
return type.cast(favorite.get(type));
}
}

1. 중첩 비한정적 와일드카드 타입 Map<Class<?>, Object>#

Map 이 아니라, 키가 와일드카드 타입이다.

  • 모든 키가 서로 다른 매개변수화 타입일 수 있다는 의미
  • 다양한 타입을 지원할 수 있게 된다.
  • Class<String> Class<Integer> ...

2. Map 의 값 타입은 Object#

키와 값 사이의 타입 관계를 보증하지 않지만 관계가 성립함을 알고 있다.

  • 키와 값 사이의 타입링크 type linkage 는 버려진다
  • getFavorite 메서드에서 관계를 살린다.

3. cast 메서드, 동적 타입 캐스팅#

  1. 인수가 Class 객체가 알려주는 타입의 인스턴스인지 검사
  2. 맞다면 그대로 반환, 아니면 ClassCastException

제약사항#

1. 로타입 Class 객체는 Favorite 인스턴스의 타입 안전성을 깨뜨린다.#

f.putFavorite((Class)Integer.class, "Integer의 인스턴스가 아님");
int favoriteInteger = f.getFavorite(Integer.class); // ClassCastException

HashSet 과 HashMap 등의 일반 컬렉션 구현체에도 같은 문제가 있다.

HashSet<Integer> set = new HashSet<>();
((HashSet)set).add("문자열입니다");

동적 형변환으로 런타임 타입 안전성을 확보할 수 있다.

public <T> putFavorite(Class<T> type, T instance) {
favorite.put(Objects.requireNonNull(type), type.cast(instance));
}

예시) java.util.Collections 의 checkedSet, checkedList, checkedMap 메서드

2. 실체화 불가 타입에는 사용할 수 없다#

List<String> 용 Class 객체 List<String>.class를 얻을 수 없기 때문

  • String, String[] 저장 가능
  • List<String> 저장 불가 → 컴파일 오류

List<String> 과 List<Integer> 는 List.class 라는 같은 클래스 객체를 공유한다.

  • 다른타입의 리스트가 똑같은 타입의 객체 참조를 반환하는 문제

완벽한 우회로는 없지만 수퍼 타입 토큰(super type token) 방법이 있다.

  • 스프링 프레임워크에서는 ParameterizedTypeReference 클래스로 구현함
Favorites f = new Favorites();
List<String> pets = Arrays.asList("개", "고양이", "햄스터");
f.putFavorite(new TypeRef<List<String>>(){}, pets);
List<String> listofStrings = f.getFavorite(new TypeRef<List<String>>(){});

한정적 타입 토큰#

Favorites 의 비한정적 타입토큰은 어떤 Class 객체든 수용한다.

한정적 타입 토큰을 사용하는, 애너테이션 API[39]#

AnnotatedElement 인터페이스의 메서드이다.

public <T extends Annotation> T getAnnotation(Class<T> annotationType);
  • 대상 요소에 달려있는 애너테이션을 런타임에 읽어오는 기능을 한다.
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); // 클래스가 존재하지 않음
}
return element.getAnnotation(
annotationType.asSubclass(Annotation.class);
);
}

asSubclass 메서드

  • 호출된 인스턴스 자신의 Class 객체를 인수가 명시한 클래스로 형변환
  • 형변환 된다는 것은 인수로 명시한 클래스의 하위 클래스 라는 것임.
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