아이템 28. 배열보다는 리스트를 사용하라.

[Irisation23]

📝 구성 - 구성애 선생님 아님.

• 0. 들어가기에 앞서 🧐
• 1. 배열(Array) ✨
  • 1.1 배열의 공변성
  • 1.2 배열의 실체화
• 2. 리스트(List) ✨
  • 2.1 리스트의 불공변성
  • 2.2 리스트의 타입 정보 소거
  • 2.3 제네릭 배열을 만들지 못하는 이유는? 🤔
• 3. 배열을 리스트로 사용 해 보자! ✨
• 4. 핵심 정리 📚
• 5. 회고 🧹

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0. 들어가기에 앞서 🧐

• 배열(Array)과 리스트(List)의 메모리 할당 방법적인 차이의 접근 주제가 아니다.
• 해당 주제는 배열(Array)과 리스트(List) 공변성, 불공변성과 실체화와 타입 정보 소거에 포커스를 두고 있다.
• 공변성과 불공변성

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1. 배열(Array) ✨

• 해당 그림은 배열(Array)에 다른 타입의 데이터 삽입을 위한 그림이다.
• 컴파일 시점에 배열(Array)은 다른 타입의 데이터가 삽입 되어도 눈치채지 못한다.

  lint는 눈치챘다.

1.1 배열의 공변성

• Sub가 Super의 하위 타입이라면 배열 Sub[]는 배열 Super[]의 하위타입이 된다.

Object[] objects = new Long[1]; // Long = Sub, Object = Super 선언 가능!

1.2 배열의 실체화

• 배열은 런타임에도 자신이 담기로 한 원소의 타입을 인지하고 확인한다.

Object[] objects = new Long[1]; 
objects[0] = "타입이 달라 넣을 수 없다.";

• 코드를 실행 시키면

ArrayStoreException 클래스 보기

• 런타임을 상속한 ArrayStoreException 예외를 발생시킨다.
• 즉 해당 코드는 런타임에 가서야 오류가 있음을 알게되는 것이다!!
  • 운영중인 서비스에 해당 코드가 배포 되었다면?? 하필 테스트 코드를 삽입하지 않아 Jenkins 및 GitHub Action이 발견하지 못했다면??
  • 😢 👊 💥

2. 리스트(List) ✨

• 해당 그림은 컴파일 시점에 컴파일러가 경고를 한다.

2.1 리스트의 불공변성

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

2.2 리스트의 타입 정보 소거

제네릭의 타입 정보 소거 간단 예제 보기

public static <E> boolean containsElement(E[] elements, E element) { // 컴파일 시점
	for (E e : elements) {
		if (e.equals(element)) {
			return true;
		}
	}
	return false;
}

public static boolean containsElement(Object[] elements, Object element) { // 런타임 시점
	for (Object e : elements) {
		if (e.equals(element)) {
			return true;
		}
	}
	return false;
}

• 제네릭은 타입 정보가 런타임에는 소거(ensure) 된다.
• 타입 정보 소거의 기능을 제네릭이 지원되기 전의 레거시 코드와 제네릭 타입을 함께 사용할 수 있게 해주는 매커니즘이다.(자바 5가 순조롭게 전환 될 수 있었던 이유)
• 타입 정보 소거 때문에 배열과 제네릭은 잘 어우러지지 못한다.
  • e.g) new List<E>[] // 제네릭 타입, new List<String>[] // 매개변수화 타입, new E[] // 타입 매개변수
  • 위의 모든 예는 컴파일 시 제네릭 배열 생성 오류를 일으킨다.

2.3 제네릭 배열을 만들지 못하는 이유는? 🤔

1. 타입이 안전하지 못하다.
2. 컴파일러가 자동 생성한 형변환 코드에서 런타임시 ClassCastException이 발생할 수 있다.

제네릭이 ClassCastException을 막기 위해 사용 되었단 것을 알아야 한다.

• 배열의 가변성을 높이고 싶다면? 아이템 31. 한정적 와일드카드를 사용해 API 유연성을 높이라 #58 을 참조 해보자.

3. 배열을 리스트로 사용 해 보자! ✨

생성자에서 컬렉션을 받는 Chooser 클래스를 예로 살펴보자.

version 1. - 제네릭 적용 전

public class Chooser {
    private final Object[] choiceArray;

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

• 아이템 29. 이왕이면 제네릭 타입으로 만들라 #62 를 새기며 해당 코드를 수정해 보자

version 2. - 제네릭 첫 적용

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

    public Chooser(Collection<T> choiceArray) {
        this.choiceArray = (T[]) choiceArray.toArray();
    }

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

• 해당 코드는 T의 타입을 알 수 없다는 컴파일 경고를 발생한다.
• 형 변환이 런타임에 안전한지 보장 할 수 없다는 말이다.

• 대망의 아이템 28. 배열보다는 리스트를 사용하라. #59

version 3. - 타입 안정성 확보!

public class Chooser<T> {
    private final List<T> choiceArray;

    public Chooser(Collection<T> choiceArray) {
        this.choiceArray = new ArrayList<>(choiceArray);
    }

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

4. 핵심 정리 📚

• 배열은 공변이고 실체화 된다.
• 제네릭은 불공변이고 타입 정보가 소거된다.
• 배열은 런타임에 타입이 안전하지만, 컴파일에는 그렇지 않다.
• 제네릭은 컴파일에 타입이 안전하지만, 런타임에는 그렇지 않다.
• 둘을 섞어 사용하며 오류 및 경고에 대한 스트레스 보다는 배열을 리스트로 만드는데 초점을 맞춰 보도록 하자.

5. 회고 🧹

2023.01.15 (일)

• 제네릭과 배열의 비교라는 점에서 조금은 신선했다.
• 공변과 불공변의 용어가 다루기 쉽지 않았다고 생각한다.
• 언젠가 제네릭을 다뤄 클래스를 만들게 된다면 제네릭의 본질과 맞물려 있는 자바의 변성에 대해 다시 한번 정리 해 볼 수 있도록 하자.
• 자바 변성

참조
https://velog.io/@lsj8367/%EC%9E%90%EB%B0%94-%EB%B3%80%EC%84%B1Variance

[corock]

정리해주신 내용 잘 읽었습니다.

타입 정보 소거(ensure)에서 소거로 번역한 단어 ensure 가 확신시키다, 보증하다의 의미로 보아
컴파일 타임에 타입이 결정되는 특성에 비롯해서 해당 단어를 사용한 것 같은 느낌이 듭니다~

[jinan159]

항상 배열과 리스트를 비교할때 메모리 할당 관점에서 비교를 많이 해봤던 것 같은데요.
이번 아이템에서는 타입안정성, 제네릭 관점에서 비교할 수 있어서 신선한 경험이었네요👍