단어 정리

배열과 제너릭 타입에는 중요한 차이가 두 가지 있다. 첫 번째는 배열은 공변성이다. 반면에 제너릭은 불공변이다.

Sub가 Super의 하위 타입이라면 배열 Sub[]는 배열 Super[]의 하위 타입이 되는 것이 공변이다.

반면 제너릭은 서로 다른 타입 Type1과 Type2가 있을 때, List<Type1> 은 List<Type2>의 하위 타입도 아니고 상위 타입도 아니다.

S extends T 일 경우를 가정.

공변성(covariance) : S와 T 사이의 서브타입 관계가 그대로 유지된다. 이 경우 해당 위치에서 서브타입인 S가 슈퍼타입인 T 대신 사용될 수 있다. 우리가 흔히 이야기하는 리스코프 치환 원칙은 공변성과 관련된 원칙이라고 생각하면 된다.

비공변성(invariance) : S와 T 사이에는 아무런 관계가 존재하지 않는다. 따라서 S대신 T를 사용하거나 대신 S를 사용할 수 없다..

배열 vs 제너릭

런타임시 실패하는 배열

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

컴파일시 실패하는 제너릭

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

배열은 다른 타입을 넣게 되면 런타임 시 실패하고, 제너릭은 컴파일시 실패해서 둘다 String 객체를 넣을 수는 없다. 다만 배열에서는 그 사실을 런타임에 알고, 제너릭은 컴파일 때 바로 알수 있다.

두 번째로는 배열은 실체화가 된다. 배열은 런타임에도 자신이 담기로 한 원소의 타입을 알고 있다. 그러기 때문에 런타임시 ArrayStoreException이 나오게 되는 것이다.

반대로 제너릭은 런타임시 제너릭 소거가 되기 때문에, 런타임 시 내가 어떤 타입만 담는 List였는지 알 수가 없다.

만약 위에 코드가 정상적으로 실행 되었다면,

List o1 = new ArrayList();
ol.add("타입이 달라 넣을 수 없다.");

이며, LIst의 타입 매개 변수인 E는 Object로 변경되었을 것이다.

이렇게 둘의 차이로 인해 배열과 제너릭은 잘 함께 쓰지 못한다. 배열은 제너릭 타입, 매개변수화 타입, 타입 매개변수로 사용할 수 없다. 즉 코드를 new List<E>, new List<String> , new E[] 식으로 작성하면 컴파일 할 때 제너릭 배열 생성 오류를 일으 킨다.

제너릭 배열 생성을 허용하지 않는 이유

제너릭 배열을 만들지 못하게 막은 이유는 타입이 안전하지 않기 때문이다. 이를 허용한다면 컴파일러가 자동 생성한 형변환 코드에서 런타임에 ClassCastException이 발생할 수 있다. 런타임에 ClassCastException이 발생하는 일을 막아주겠다는 제너릭 타입 시스템의 취지에 어긋나는 것이다.

**제너릭 배열 생성을 허용하지 않는 이유의 코드 ** (컴파일은 되지 않음)

List<String>[] stringLists = new List<String>[1]; // (1)
List<Integer> intList = List.of(42);							// (2)
Object[] objects = stringLists;										// (3)
objects[0] = intList; 														// (4)
String s = stringLists[0].get(0);									// (5)

만약의 컴파일 되었다면 아래의 모습을 가진다.

List[] stringList = new List[1];
List[] intList = List.of(42);
Object[] objects = stringLists;										
objects[0] = intList; 														
String s = stringLists[0].get(0);	

이 코드를 천천히 읽어보자. 제너릭 소거 때문에 타입은 다 사라지게 되어, 결국 타입 안전성이 사라져서, 5번째 줄에서 ClassCastException이 발생하게 될 것이다.

이런 일을 방지하려면 제너릭 배열이 생성되지 않도록 컴파일 오류를 내야 한다.

E, List<E>, List<String> 같은 타입을 실체화 불가 타입(non-reifiable type)이라고 한다. 쉽게 말해, 실체화 되지 않아서 런타임에는 컴파일타임 보다 타입 정보를 가지는 타입이다. 소거 메커니즘 때문에 매개변수화 타입 가운데 실체화될 수 있는 타입은 List<?> 와 Map<?,?> 같은 비한정적 와일드카드 타입 뿐이다. 배열을 비한정적 와일드카드 타입으로 만들 수는 있지만, 유용하게 쓰일 일은 거의 없다.

정리

배열과 제너릭에는 매우 다른 타입 규칙이 적용된다. 배열은 공변이고 실체화되는 반면, 제너릭은 불공변이고 타입 정보가 소거 된다. 그 결과 배열은 런타임에는 타입이 안전하지만, 컴파일타임에는 그렇지 않다. 제너릭은 반대다. 그래서 둘을 섞어 쓰기란 쉽지 않다. 둘을 섞어 쓰다가 컴파일 오류나 경고를 만나면, 가장 먼저 배열을 리스트로 대체하는 방법을 적용해보자.