한정적 와일드카드를 사용해 API 유연성을 높이라

조금 복잡하더라도 와일드카드 타입을 적용하면 API가 훨씬 유연해진다. 그러니 널리 쓰일 라이브러리를 작성한다면 반드시 와일드카드 타입을 적절히 사용해줘야 한다. PECS 공식을 기억하자. 즉, 생산자(producer)는 wxtends를 소비자(consumer)는 super를 사용한다 Comparable과 Comparator는 모두 소비자라는 사실도 잊지 말자.

매개변수화 타입은 불공변이다. 다시 말해 List<String>은 List<Object>의 하위타입이 아니라는 것이다. 하지만 때론 불공변 방식보다 유연한 무언가가 필요할 때가 있다.

자바에선 이럴때 한정적 와일드카드 타입이라는 특별한 매개변수화 타입을 지원한다. 소스코드를 보고 비교를 해보면

비교

1. 매개변수화 타입만 사용

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

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

////////////////////////////////////////////

Stack<Number> numberStack = new Stack<>();

Iterable<Integer> integers = ...;
// 에러 발생! Iterable<Integer>를 Iterable<Number>로 변환할 수 없다.
numberStack.pushAll(integers);

Collection<Object> objects = ...;
// 에러 발생! Collection<Object>는 Collection<Number>의 하위타입이 아니다.
numberStack.popAll(objects)

2. 한정적 와일드카드 타입 적용

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

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

////////////////////////////////////////////


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

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

매개변수화 타입만 사용했을 땐 에러가 발생하지만 한정적 와일드카드를 사용하면 에러 없이 사용 가능하다.

유연성을 극대화 하려면

• 유연성을 극대화하려면 원소의 생산자나 소비자용 입력 매개변수에 와일드카드 타입을 사용해야 한다.

• PECS(producer-extends, consumer-super)

  • 매개변수화 타입 T가 생산자라면 <? extends T>를 사용하고, 소비자라면 <? super T>를 사용하라.
  • 예시

  public Chooser(Collection<T> choices)
  
  public Chooser(Collecrion<? extends T> choices)
  

  public static <E> set<E> union(Set<E> s1, Set<E> s2)
  
  public static <E> Set<E> union(Set<? extends E> s1, Set<? extends E> s2)
  // 자바 7 까지는 명시적 타입 인수를 사용해야 한다.
  
  // Set<Integer> integers = Set.of(1, 3, 5);
  // Set<Double> doubles = Set.of(2.0, 4.0, 6.0);
  
  // Set<Number> numbers = Union.<Number>union(integers, doubles);
  

  public static <E extends Comparable<E>> E max(List<E> list)
  
  public static <E extends Comparable<? super E>> E max(List<? extends E> list)
  

  • 입력 매개변수에서는 E 인스턴스를 생산하므로 원래의 List<E>를 List<? extends E>로 수정했다.
  • Comparable<E>는 E 인스턴스를 소비한다(그리고 선후 관계를 의미하는 정수를 생산한다).
    • 그래서 매개변수화 타입Comparable<E>를 한정적 와일드카드 타입인 Comparable<? super E>로 대체함.
  • Comparable(혹은 Comparator)을 직접 구현하지 않고, 직접 구현한 다른 타입을 확장한 타입을 지원하기 위해 와일드카드가 필요.
  • 반환 타입에는 한정적 와일드카드 타입을 사용하면 안 된다. 유연성을 높여주지도 않고, 클라이언트에 까지 와일드카드 타입을 써야 하기 때문이다.
    • 클래스 사용자가 와일드카드 타입을 신경써야 한다면 그 API에 무슨 문제가 있을 가능성이 크다.

타입 매개변수와 와일드카드 중 어떤것을 사용해야 할까?

• 기본 규칙은 메서드 선언에 타입 매개변수가 한 번만 나오면 와일드카드로 대체하라.
  • 비한정적 타입 매개변수라면 비한정적 와일드카드로
  • 한정적 타입 매개변수라면 한정적 와일드카드로
• 문제상황?

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

이 코드를 컴파일 하면 그다지 도움이 되지 않는 오류 메시지가 나온다. => List<?>에는 null 외에는 어떤 값도 넣을 수 없기 때문. => 타입을 알려주는 도우미 메서드를 작성하자!

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

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

=> swapHelper 메서드는 리스트가 List<E>임을 알고 있다.

다소 복잡하게 구현했지만 외부에서는 와일드카드 기반의 멋진 선언을 유지할 수 있다.