[이펙티브 자바] Item33- 타입 안전 이종 컨테이너를 고려하라

타입 안전 이종 컨테이너 패턴

컨테이너 대신 키를 매개변수화하고 컨테이너에 값을 넣거나 뺄 때 매개변수화한 키를 함께 제공하는 것을 타입 안전 이종 컨테이너 패턴이라고 한다.

하나의 컨테이너에서 매개변수화되는 대상은 컨테이너 자신이다. 따라서 하나의 컨테이너에서 매개변수화할 수 있는 타입의 수가 제한된다. 이보다 유연한 수단이 필요할 때 타입 안전 이종 컨테이너 패턴을 사용할 수 있다.

이제 타입 안전 이종 컨테이너 패턴의 예제를 살펴보자.

// 타입 안전 이종 컨테이너 패턴 - API
public class Favorites{
  public <T> void putFavorite(Class<T> type, T instance);
  public <T> T getFavorite(Class<T> type)
}

 

각 타입의 Class 객체를 매개변수화하여 키 역할로 사용한다. 이때, class 리터럴의 타입은 Class가 아닌 Class<T>이다. 그리고 컴파일 타임 정보와 런타임 타입 정보를 알아내기 위해 메서드들이 주고받는 class 리터럴을 타입 토큰이라 부른다.

이번엔 Favorites API를 사용하는 클라이언트 코드를 살펴보자.

// 타입 안전 이종 컨테이너 패턴 - 클라이언트
public static void main(Stringg[] args) {
	Favorites f = new Favorites();

	f.putFavorite(String.class, "JAVA");

	String favoriteString = f.getFavorite(String.class);

	System.out.printf("%s", favoriteString);
}

결과로 "JAVA"가 출력된다. 즉, 메서드들이 타입 토큰을 주고받으며 올바른 값을 반환한다. String을 요청했는데 Integer를 반환하는 일은 절대 없다. 또한, 맵과 달리 여러 가지 타입의 원소를 담을 수 있다. 따라서 Favorites는 타입 안전 이종 컨테이너라 부를 수 있다.

이제 Favorites의 구현부를 살펴보자.

// 타입 안전 이종 컨테이너 패턴 - 구현
public class Favorites {
  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));
  }
}

위의 예제에서 Map의 타입을 살펴보면 Map<Class<?>, Object> 이다. 비한정적 와일드카드 타입이라 Map안에 아무것도 넣을 수 없다고 생각할 수 있지만, 사실은 Map이 아니라 키가 와일드카드 타입이다. 즉, 모든 키가 서로 다른 매개변수화 타입일 수 있다는 뜻이다. 예를 들면 첫 번째는 Class<String> 두 번째는 Class<Integer> 처럼 될 수 있다.

그리고 Map<Class<?>, Object>의 Value 타입을 보면 Object이다. 이는 키와 값 사이의 타입 관계를 보증하지 않는다는 뜻이다. Java의 타입 시스템에서는 이 관계를 명시할 방법이 없다. 하지만 우리는 Class의 cast 메서드를 통해 동적 형 변환을 해줌으로써 이 관계가 언제나 성립함을 알 수 있다.

 

타입 안전 이종 컨테이너의 제약

위에서 살펴본 Favorites 클래스(타입 안전 이종 컨테이너)에는 알아두어야 할 두 가지의 제약이 존재한다.

1. Class 객체를 Raw Type으로 넘기면 타입 안정성이 쉽게 깨진다.

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

위의 코드는 putFavorite를 사용할 때는 정상적으로 동작하지만 getFavorite를 호출하면 ClassCastException이 발생한다. 이 문제를 해결하려면 put을 할 때, 동적 형변환 type.cast() 를 해주면 된다.

 

2. 실체화 불가 타입에는 사용할 수 없다.

실체화 불가 타입인 List<String>은 저장할 수 없다. List<String>용 Class 객체를 얻을 수 없기 때문이다.

만약 List<String>.class와 같은 문법이 허용되었다면, 객체 내부는 아수라장이 될 것이다. List<String>.class와 List<Integer>.class는 결국 List.class를 공유하므로 둘 다 똑같은 타입의 객체 참조를 반환하기 때문이다.

 

타입 토큰 제한, 한정적 타입 토큰

위에서 살펴본 Favorites가 사용하는 타입 토큰은 어떤 Class 객체든 받아들이기 때문에 비한정적이라 할 수 있다. 때로는 이 타입들을 제한하고 싶을 수 있는데, 이때 사용할 수 있는 것이 한정적 타입 토큰이다.

애너테이션 API는 이 한정적 타입 토큰을 아주 적극적으로 사용하고 있다.

public <T extends Annotation> T getAnnotation(Class<T> annotationType)

 

annotationType 인수(annotationClass)는 애너테이션 타입을 뜻하는 한정적 타입 토큰이다. 위의 메서드는 토큰으로 명시한 타입의 애너테이션이 대상 요소에 달려있다면 애너테이션을 반환하고, 없다면 null을 반환한다. 즉, 애너테이션된 요소는 그 키가 애너테이션 타입인 타입 안전 이종 컨테이너이다.

만약 Class<?> 타입의 객체를 한정적 타입 토큰을 받는 메서드로 넘기려면 어떻게 해야 할까? Class 클래스의 asSubclass 메서드를 사용하면 된다. asSubclass는 호출된 인스턴스 자신의 Class 객체를 인수가 명시한 클래스로 형 변환해준다. 형 변환에 성공하면 인수로 받은 클래스 객체를 반환하고, 실패하면 ClassCastException을 반환한다.