이번 포스팅에선 저번 포스팅에 이어 JAVA에서의 Generic에 대해 알아보고자 한다.

제한된 Generic과 와일드카드

어제 포스팅에선 가장 일반적인 예시를 보여주었다. 타입을 T라고 하고 외부 클래스에서 Integer를 파라미터로 보내면 T는 Integer가 되고, String을 보내면 T는 String이 된다. 만약 Student라는 클래스를 만들었을 때 T 파라미터를 Student로 보내면 T는 Student가 된다. 즉, 제네릭은 참조 타입 모두 될 수 있다.

근데 만약 특정 범위 내로 좁혀서 젷나하고 싶다면 어떻게 해야할까?

이때 필요한 것이 바로 extends와 super, 그리고 물음표다. 물음표는 와일드카드라고해서 쉽게 말해 ‘알 수 없는 타입’이라는 의미이다.
일단 먼저 예시를 보면서 말해보자면 이용할 때 크게 세 가지 방식이 있다. 바로 super 키워드와 extends 키워드, 마지막으로 ? 하나만 오는 경우이다. 코드로 보자면 다음과 같다.

<K extends T> // T와 T의 자손 타입만 가능 (K는 들어오는 타입으로 지정됨)
<K super T> // T와 T의 부모 타입만 가능 (K는 들어오는 타입으로 지정됨)

<? extends T> // T와 T의 자손 타입만 가능
<? super ?> // T와 T의 부모 타입만 가능
<?> // 모든 타입 가능. <? extends Object>랑 같은 의미이다.

보통 이해하기 쉽게 다음과 같이 부른다.
extends T : 상한 경계
? super T : 하한 경계
<?> 와일드 카드

이때 주의해야 할 게 있다. K extends T와 ? extends T는 비슷한 구조이지만 차이점이 있다.
‘유형 경계를 지정’ 하는 것은 같으나, 경계가 지정되고 K는 특정 타입으로 지정되지만, ?는 타입이 지정되지 않는다는 의미이다.
쉬운 예시를 보자.

// Number와 이를 상속하는 Integer, Short, Double, Long 등의 타입이 지정될 수 있으며 객체 혹은 메서드를 호출하는 경우 K는 지정된 타입으로 변환된다.
<K extends Number>

// Number와 이를 상속하는 Integer, Short, Double, Long 등의 타입이 지정될 수 있으며, 객체 혹은 메서드를 호출하는 경우 지정 되는 타입이 없어 타입 참조가 불가능하다.
<? extends T> // T와 T의 자손 타입만 가능.

위와 같은 차이가 있다. 그렇기 때문에 특정 타입의 데이터를 조작하고자 할 경우에는 K 같이 특정 제네릭 인수로 지정해줘야 한다. 일단 위 설명은 잠깐 뒤로하고 extends와 super부터 한 번 하나하나 예를 들어보자.

다음과 같이 서로 다른 클래스들이 상속관계를 갖고 있다고 가정해보자.

< K extendsT >, < ? extends T >

이 것은 T 타입을 포함한 자식 타입만 가능하다는 의미이다. 즉, 다음과 같은 경우들이 있다.

<T extends B> // B와 C타입만 올 수 있음.
<T extends E> // E타입만 올 수 있음.
<T extends A> // A, B, C, D, E 타입 모두 올 수 있음.

<? extends B> // B와 C타입만 올 수 있음.
<? extends E> // E타입만 올 수 있음.
<? extends A> //A, B, C, D, E 타입 모두 올 수 있음.

보다시피, 상한 한계. 즉, extends 뒤에 오는 타입이 최상위 타입으로 한계가 정해지는 것이다.
대표적인 예로는 제네릭 클래스에서 수를 표현하는 클래스만 받고 싶은 경우가 있다. 대표적인 Integer, Long, Byte, Double, Float, Short같은 Wrapper 클래스들은 Number클래스를 상속받는다.
즉, Integer, Long, Byte, Double, Float, Short 같은 수를 표현하는 Wrapper 클래스만으로 제한하고 싶은 경우 다음과 같이 쓸 수 있다.

public class ClassName<K extends Number>{ ... }

이렇게 특정 타입 및 그 하위 타입만 제한하고 싶은 경우 사용하면 된다. 좀 더 구체적으로 예로 들자면, 다음과 같다. Integer는 Number 클래스를 상속받는 클래스라 가능하겠지만, String은 Number 클래스와는 완전 별개의 클래스이기 때문에 에러를 띄운다.

public class ClassName<K extends Number>{ ... }

public class Main{
	public static void mian(String[] args){
		ClassName<Double> a1 = new ClassName<Double>(); // OK
		ClassName<String> a2 = new ClassName<String>(); // error
	}
}

< K super T >, < ? super T >

이 것은 T 타입의 부모 타입만 가능하다는 의미이다. 즉, 다음과 같은 경우들이 있다.

<K super B>	// B와 A타입만 올 수 있음
<K super E>	// E, D, A타입만 올 수 있음
<K super A>	// A타입만 올 수 있음
 
<? super B>	// B와 A타입만 올 수 있음
<? super E>	// E, D, A타입만 올 수 있음
<? super A>	// A타입만 올 수 있음

이는 하한 한계. 즉, super 뒤에 오는 타입이 최하위 타입으로 한계가 정해지는 것이다.
대표적으로는 해당 객체가 UpCasting 될 필요가 있을 때 사용한다.
예를 들어 과일 클래스가 있고 이 클래스를 상속받는 ‘사과’클래스와 ‘딸기’클래스가 있다고 가정해보자.

이때 사과와 딸기는 종류가 다르지만, 둘 다 ‘과일’로 보고 자료를 조작해야 할 수도 있다. (뭐 과일 목록을 뽑는다거나 등..) 그럴때 ‘사과’를 ‘과일’로 캐스팅해야 하는데, 과일이 상위 타입이므로 업캐스팅을 해야한다. 이럴때 쓸 수 있는 것이 바로 super이다.

조금 더 현실성 있는 예제라면 제네릭 타입에 대한 객체비교가 있다.

public class ClassName <E extends Comarable<? super E>> { ... }

한 번쯤 봤을만한 코드이다. 특히 PriorityQueue(우선순위 큐), TreeSet, TreeMap 같이 값을 정렬하는 클래스에서 봤을것이다. 만약 특정 제네릭에 대한 자기 참조 비교를 하고싶은 경우 대부분 공통적으로 위와 같은 형식을 취한다.

E extends Comarable부터 한번 보자.

extends는 앞서 말했듯 extends 뒤에 오는 타입이 최상위 타입이 되고, 해당 타입과 그에 대한 하위 타입이라고 했다. 그럼 역으로 생각해보면, E 객체는 반드시 Comparable을 구현해야 한다는 의미 아니겠는가?

public class SoltClass <E extends Comparable<E>> { ... }

public class Student implements Comparable<Student> {
	@Override
	public int compareTo(Person o){ ... };
}

public class Main{
	public static void main(String[] args){
		SoltClass<Student> a = new SoltClass<Student>();
	}
}

이렇게만 쓴다면 E extends Comparable < E > 까지만 써도 무방하다. 즉, SoltClass의 E는 Student가 되어야 하는데, Comparable < Person >의 하위 타입이어야 하므로 거꾸로 말해서 Comparable을 구현해야 한다는 의미인 것이다.

그러면 왜 Comparable 가 아닌 <? super E> 일까?
잠깐 설명했지만, super E는 E를 포함한 상위 타입 객체들이 올 수 있다고 했다. 만약 위의 예제에서 학생보다 더 큰 범주의 클래스인 Person 클래스를 둔다면 어떻게 될까? 한마디로 아래와 같다면?

public class SoltClass <E extends Comparable<E>> { ... } // Error 가능성 있음
public class SoltClass <E extends Comparable<? super E>> { ... } // 안전성이 높음

public class Person { ... }

public class Student extends Person implements Comparable<Person>{
	@Override
	public int compareTo(Person o) { ... };
}

public class Main{
	public static void main(String[] args){
		SoltClass<Student> a = new SolClass<Student>();
	}
}

쉽게 말하면 Person을 상속받고 Comparable 구현부인 compareTo에서 Person 타입으로 업캐스팅(Up-Casting) 한다면 어떻게 될까?
만약 < E extends Comparable < E » 라면 SoltClass < Student > a 객체가 타입 파라미터로 Student를 주지만, Complarable에서는 그보다 상위 타입인 Person으로 비교하기 때문에 Comparable < E > 의 E인 Student보다 상위 타입 객체이기 때문에 제대로 정렬이 안되거나 에러가 날 수 있다.
그렇기 때문에 E 객체의 상위 타입, 즉 <? super E>을 해줌으로서 위와 같은 불상사를 방지할 수가 있는 것이다.

< E extends Comparable < ? super E »에 대한 설명이 좀 길었는데, 이 긴 내용은 한마디로 이것이다.
“E자기 자신 및 조상 타입과 비교할 수 있는 E”

< ? > (와일드 카드, Wild Card)

이 와일드 카드 < ? > 는 < ? extends Object >와 마찬가지라고 했다. Object는 자바에서의 모든 API 및 사용자 클래스의 최상위 타입이다. 한마디로, < ? > 는 무엇이냐. 어떤 타입이든 상관 없다는 의미이다. 당신이 String을 받던 어떤 타입을 리턴 받던 알바 아니라는 이야기이다. 이는 보통 데이터가 아닌 ‘기능’의 사용에만 관심이 있는 경우에 < ? > 로 사용할 수 있다.

설명 출처