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item32. 제네릭과 가변인수를 함께 쓸 때는 신중하라

가변 인수(varargs) 메서드

  • 제네릭과 함께 자바 5에 추가

  • 메서드에 넘기는 인수의 갯수를 클라이언트가 조절할 수 있게 하지만, 구현 방식에 허점이 있다.

  • 가변 인수 메서드를 호출하면 가변 인수를 담기 위한 배열이 자동으로 하나 만들어진다.

  • 그리고 이 배열이 클라이언트에 노출된다.

    • 그 결과 varargs 매개변수에 제네릭이나 매개변수화 타입(실체화 불가 타입)이 포함되면 알기 어려운 컴파일 오류가 발생한다.
    • 거의 모든 제네릭과 매개변수화 타입은 실체화 불가 타입이다.
      • 실체화 불가 타입은 런타임에는 컴파일 타임보다 정보를 적게 담고 있다.

  • 매개변수화 타입의 변수가 타입이 다른 객체를 참조하면 힙 오염이 발생한다.

    • 이렇게 다른 타입 객체를 참조하는 상황에서는 컴파일러가 자동 생성환 형변환이 실패할 수 있으니, 제네릭 타입 시스템이 약속한 타입 안전성이 무너진다.

  • 타입 안전성이 깨지니 제네릭 varargs 배열 매개변수에 값을 저장하는 것은 안전하지 않다.

    • 그러나 제네릭이나 매개변수화 타입의 varargs 매개변수를 받는 메서드가 실무에서 매우 유용하기 때문에 자바는 이를 허용한다. 컴파일 레벨에서 제어하지 않고 모순을 수용한다. (단순 경고)

예를 들어, 자바 라이브러리는 이런 메서드를 여럿 제공한다.

  • Arrays.asList(T... a), Collections.addAll(Collection<? super T> c, T...elements), EnumSet.of(E first, E... rest) // 이들은 타입 안전하다.

@SafeVarags 애너테이션

역할

  • 자바 7 전에는 제네릭 가변인수 메서드의 작성자가 호출자 쪽에서 발생하는 경고에 대한 처리 방안이 없다.
    • 따라서 사용자는 이 경고들을 없애려면 호출하는 곳 모두 SuppressWarnings("unchecked") 애너테이션을 달아야 했다.
  • 자바 7부터 @SafeVarargs 애너테이션이 추가되어, 제네릭 가변인수 메서드 작성자가 클라이언트 측에서 발생하는 경고를 숨길 수 있다.
  • 다만, 메서드가 안전한 게 확실하지 않다면 절대 @SafeVarargs 애너테이션을 달아서는 안 된다.

제네릭 varargs 매개변수와 활용

  • 제너릭이나 매개변수화 타입의 varargs 매개변수를 받는 모든 메서드에 @SafeVarargs를 단다.
    • 사용자를 헷갈리게 하는 컴파일러 경고를 없앨 수 있다.
    • 안전한 경우가 아니면 제너릭이나 매개변수화 타입의 varargs 매개변수를 사용하지 말아야 한다.
  • 재정의할 수 없는 메서드에만 달아야 한다.
    • 재정의한 메서드도 안전할지는 보장할 수 없기 때문이다.
    • 자바 8에서는 오직 정적 메서드와 final 인스턴스 메서드에만 붙일 수 있고, 자바 9부터는 private 인스턴스 메서드에도 허용된다.

안전하지 않은 가변인수 메서드 예시

public class PickTwo {
    static <T> T[] toArray(T... args) {
        return args;
    }

    static <T> T[] pickTwo(T a, T b, T c) {
        switch(ThreadLocalRandom.current().nextInt(3)) {
            case 0: return toArray(a, b);
            case 1: return toArray(a, c);
            case 2: return toArray(b, c);
        }
        throw new AssertionError(); // Can't get here
    }

    public static void main(String[] args) {
        String[] attributes = pickTwo("Good", "Fast", "Cheap");
        System.out.println(Arrays.toString(attributes));
    }
}
  • pickTwo에서는 Object[] 를 반환한다.
    • Object[]는 String[]의 하위 타입이 아니므로 pickTwo의 반환값을 attributes에 저장하기 위해 형변환하다가 ClassCastException을 던진다.
  • 제네릭 varargs 매개변수 배열에 다른 메서드가 접근하도록 허용하면 안전하지 않다.

안전한 경우란?

  • 순수하게 인수들을 전달하는 일만 수행하는 경우 안전하다.
    • varargs 매개변수 배열에 아무것도 저장하지 않는다.
    • 그 배열(혹은 복제본)을 신뢰할 수 없는 코드에 노출하지 않는다.

매개변수 배열을 다른 메서드에서 사용할 수 있는 예외 2가지

  • @SafeVarargs로 제대로 애노테이트된 또 다른 varargs 메서드에 넘기는 것은 안전하다.
  • 배열 내용의 일부 함수 호출만 하는 (varargs를 받지 않는) 일반 메서드에 넘기는 것도 안전하다.
// 코드 32-3 제네릭 varargs 매개변수를 안전하게 사용하는 메서드 (195쪽)
public class FlattenWithVarargs {
    @SafeVarargs
    static <T> List<T> flatten(List<? extends T>... lists) {
        List<T> result = new ArrayList<>();
        for (List<? extends T> list : lists)
            result.addAll(list);
        return result;
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> flatList = flatten(
                List.of(1, 2), List.of(3, 4, 5), List.of(6,7));
        System.out.println(flatList);
    }

제네릭 varargs 매개변수를 List로 대체

  • 배열이 없어서 안전하다.
  • 정적 팩터리 메서드인 List.of를 활용하면 임의 개수의 인수를 넘길 수 있다.
    • List.of에도 @SafeVarargs 애너테이션이 달려있다.
// 코드 32-4 제네릭 varargs 매개변수를 List로 대체한 예 - 타입 안전하다. (195-196쪽)
public class FlattenWithList {
    static <T> List<T> flatten(List<List<? extends T>> lists) {
        List<T> result = new ArrayList<>();
        for (List<? extends T> list : lists)
            result.addAll(list);
        return result;
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> flatList = flatten(List.of(
                List.of(1, 2), 
                List.of(3, 4, 5), 
                List.of(6,7)));
        System.out.println(flatList);
    }
}

public class SafePickTwo {
    static <T> List<T> pickTwo(T a, T b, T c) {
        switch(ThreadLocalRandom.current().nextInt(3)) {
            case 0: return List.of(a, b);
            case 1: return List.of(a, c);
            case 2: return List.of(b, c);
        }
        throw new AssertionError();
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<String> attributes = pickTwo("Good", "Fast", "Cheap");
        System.out.println(attributes);
    }
}