kingsubin

배열과 리스트의 차이점 1

1. 배열은 공변(covariant)이다. (함께 변한다.)
   1. Sub가 Super의 하위 타입이라면 Sub[]는 Super[]의 하위 타입이 된다.
2. 제네릭은 불공변(invariant)이다. (함께 변하지 않는다.)
   1. 서로 다른 타입 Type1, Type2가 있을 때, List은 List의 하위타입도 상위타입도 아니다.

// 런타임에 실패한다.
Object[] objectArray = new Long[1];
objectArray[0] = "타입이 달라 넣을 수 없다."; // ArrayStoreException을 던진다.

// 컴파일에 실패한다.
List<Object> ol = new ArrayList<Long>(); // 호환되지 않는 타입이다.
ol.add("타입이 달라 넣을 수 없다.");

두 가지 방법 모두 Long 용 저장소에 String 을 넣을 수는 없다.

다만 배열은 런타임에, 리스트는 컴파일할 때 알 수 있다.

언제나 그렇듯 에러는 빨리 알아차리는게 좋기에 컴파일 타임이 좋다.

배열과 리스트의 차이점 2

1. 배열은 실체화(reify) 된다.
   1. 배열은 런타임에도 자신이 담기로 한 원소의 타입을 인지하고 확인한다.
2. 제네릭은 타입 정보가 런타임에는 소거(erasure) 된다.
   1. 원소 타입을 컴파일타임에만 검사하며 런타임에는 알 수 조차 없다는 뜻이다.

이상의 주요 차이로 인해 배열과 제네릭은 잘 어우러지지 못한다.

예컨대 배열은 제네릭 타입, 매개변수화 타입, 타입 매개변수로 사용할 수 없다.

ex. new List[], new List[], new E[]

 

제네릭 배열을 막은 이유는 타입 안전하지 않기 때문이다.

이를 허용한다면 컴파일러가 자동 생성한 형변환 코드에서 런타임에 ClassCastException이 발생할 수 있다.

런타임에 ClassCastException이 발생하는 일은 막아주겠다는 제네릭의 타입 시스템의 취지에 어긋나는 것이다.

 

E, List, List 같은 타입을 실체화 불가 타입 (non-reifiable type)이라 한다.

쉽게말해, 실체화되지 않아서 런타임에는 컴파일타임보다 타입 정보를 적게 가지는 타입이다.

소거 메커니즘 때문에 매개변수화 타입 가운데 실체화될 수 있는 타입은 List<?>, Map 같은 비한정적 와일드카드 타입뿐이다.

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배열로 형변환할 때 제네릭 배열 생성 오류나 비검사 형변환 경고가 뜨는 경우 대부분은 배열 E[] 대신 컬렉션인 List를 사용하면 해결된다.

예시를 보자.

public class Chooser1 {
  private final Object[] choiceArray;

  public Chooser1(Collection choices) {
    this.choiceArray = choices.toArray();
  }

  public Object choose() {
    Random random = ThreadLocalRandom.current();
    return choiceArray[random.nextInt(choiceArray.length)];
  }
}

• choose() 를 호출할 때마다 반환된 Object를 원하는 타입으로 형변환해야 한다.
• 혹시나 타입이 다른 원소가 들어있다면 런타임에 형변환 오류가 날 것이다.

public class Chooser2<T> {
  private final T[] choiceArray;

  public Chooser2(Collection<T> choices) {
    this.choiceArray = (T[]) choices.toArray(); // 컴파일 경고 
  }

  public T choose() {
    Random random = ThreadLocalRandom.current();
    return choiceArray[random.nextInt(choiceArray.length)];
  }
}

• 제네릭으로 만들어보았다.
• T가 무슨 타입인지 알 수 없으니 컴파일러는 이 형변환이 런타임에도 안전한지 보장할 수 없다고 경고가 뜬다.
• 동작은 하지만, 컴파일러가 안전을 보장하지 못한다.
• 안전하다고 확신한다면 주석을 남기고 @SuppresWarning 을 달아 경고를 숨겨도 되지만 애초에 경고의 원인을 제거하는 편이 훨씬 낫다.

public class Chooser3<T> {
  private final List<T> choiceList;

  public Chooser3(Collection<T> choices) {
    this.choiceList = new ArrayList<>(choices);
  }

  public T choose() {
    Random random = ThreadLocalRandom.current();
    return choiceList.get(random.nextInt(choiceList.size()));
  }
}

• 배열 대신 List 를 사용하니 비검사 형변환 경고가 제거 되었다.
• 코드 양이 조금 늘고 조금 더 느릴 수 있지만, 런타임에 ClassCastException을 만날 일이 없으니 가치있다.

결론

• 배열은 공변이고 실체화 된다.
• 제네릭은 불공변이고 타입 정보가 소거된다.
• 그 결과 배열은 런타임에는 타입 안전하지만 컴파일 타임에는 그렇지 않다.
• 제네릭은 런타임에는 안전하지 않지만 컴파일 타임에는 안전하다.
• 그래서 둘을 섞어 쓰기 어려우니, 배열을 리스트로 대체하는 방법을 적용해보자.