타입 안전 이종 컨테이너 패턴

컨테이너 대신 키를 매개변수화한 다음, 컨테이너에 값을 넣거나 뺄 때 매개변수화한 키를 함께 제공하여 제네릭 타입 시스템이 값의 타입이 키와 같음을 보장해주는 설계 패턴 방식

public class Favorites {
    private Map<Class<?>, Object> favorites = new HashMap<>();

    public <T> T getFavorite(Class<T> type) {
        return type.cast(favorites.get(type));
    }
    public <T> void putFavorite(Class<T> type, T instance) {
        favorites.put(Objects.requireNonNull(type), type.cast(instance));
    }
    ...
}

• 즐겨 찾는 인스턴스를 저장하고 검색할 수 있는 Favorites 클래스
  • Map에서 key를 특정 클래스로 받고, value를 Object의 형태로 받음
  • 데이터를 넣을 때, key의 클래스 타입과 instance의 타입이 동일해야 하므로, 타입 안전이 보장됨
  • 특정 클래스 타입의 key를 사용하면 해당 타입의 인스턴스가 나올 것이라 예측 가능함
• 각 타입입의 Class 객체를 매개변수화한 키 역할로 사용하면 되는데, 이 방식이 동작하는 이유는 class의 클래스가 제네릭이기 때문임
• class 리터럴의 타입은 Class가 아닌 Class<T>

public static void main(String[] args) {
    Favorites f = new Favorites();
    
    f.putFavorite(String.class, "Java");
    f.putFavorite(Integer.class, 0xcafebabe);
    f.putFavorite(Class.class, Favorites.class);
    
    String favoriteString = f.getFavorite(String.class);
    int favoriteInteger = f.getFavorite(Integer.class);
    Class<?> favoriteClass = f.getFavorite(Class.class);
    
    System.out.printf("%s %x %s%n", favoriteString,
            favoriteInteger, favoriteClass.getName());
}

• Favorites 클래스를 사용하는 클라이언트 코드

• Favorites 인스턴스는 타입 안전함

  • String을 요청했는데 Integer를 반환하는 일이 없음
  • 모든 키의 타입이 제 각각이라, 일반적인 맵과 달리 여러 가지 타입의 원소를 담을 수 있음

  ⇒ Favorites는 타입 안전 이종 컨테이너

Favorites 클래스의 한계

1. 클라이언트에서 악의적으로 로 타입을 넘기면 안정성이 깨짐

   f.putFavorite((Class) List.class, "악의적이다");
   // 런타임에 ClassCastException 발생 
   

   → 이를 예방하기 위해 형변환 검사를 추가하자

2. 실체화 불가 타입에는 사용할 수 없음

   ex) List<String>.class 와 같은 실체화 불가 타입에 사용할 수 없음

   → 이를 해결하기 위해 슈퍼 타입 토근 이라는 방식이 있지만 완벽하지 않음

한정적 타입 토큰

• 한정적 타입 토큰을 활용하면 getFavorite, putFavorite 메서드가 허용하는 타입을 제한할 수 있다.

  <aside> 🏷️

  한정적 타입 토큰?

  한정적 타입 매개변수(E extends Delayed)나 한정적 와일드카드(? extends Delayed)을 사용하여 표현 가능한 타입을 제한하는 토큰

  </aside>

• 예시

  // 대상 요소에 달려있는 애너테이션을 런타임에 읽어 오는 기능
  public <T extends Annotation> T getAnnotation(Class<T> annotationType);
  

  • 이 메서드는 토큰으로 명시한 타입의 애너테이션이 대상 요소에 달려 있다면 그 애너테이션을 반환하고, 없다면 Null을 반환 (타입 안전 이종 컨테이너)

  • T가 Annotation을 상속하는 타입으로 제한됨

    → 메서드가 반환하는 타입의 안전성을 보장

    → 즉, 호출자가 어떤 애너테이션을 요청하든, 그 애너테이션이 Annotation의 서브타입일 것이라는 것을 컴파일 타임에 보장할 수 있음

정리

• 일반적인 제네릭 형태에서는 한 컨테이너가 다룰 수 있는 타입 매개변수 의 수가 고정되어 있는데 컨테이너 자체가 아닌 키를 타입 매개변수로 바꾸면 이런 제약이 없는 타입 안전 이종 컨테이너를 만들 수 있음