[Java] 제네릭의 타입 소거 Type Erasure

출처

ChatGPT

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타입 소거란? 

타입 소거는 Java의 제네릭이 컴파일된 후에 런타임에서 제네릭 타입 매개변수가 제고되는 과정이다. 제네릭 타입은 컴파일 시점에만 유효하고, 런타임에는 Object 타입으로 대체되거나 상한 경계를 사용하는 경우 상위 클래스로 대체된다.

예를 들어, List<String>과 List<Integer>는 컴파일 타임에는 서로 다른 타입으로 간주되지만, 컴파일 후에는 모두 List 타입으로 동일하게 처리된다. 이 때문에 제네릭 타입 정보는 런타임에는 존재하지 않으며, 이를 타입 소거라고 한다.

 

타입 소거의 목적

자바에서 타입 소거가 도입된 주요 이유는 후방 호환성을 유지하면서 제네릭을 도입하기 위함이다. JDK 5 이전에 존재하던 코드와 호환되도록 하려면 새로운 제네릭 기능이 기존의 비제네릭 코드와 공존할 수 있어야 했다.

기능적으로 필요해서 도입된 게 아니고, 자바 1.4 이전 버전을 포기하지 않기 위해서 타입 소거를 만든 것임. 🥹

• 후방 보환성이란 
  • 새로운 버전의 시스템, 소프트웨어 또는 기술이 기존의 이전 버전과 호환되어, 이전 버전에서 사용되던 기능이나 코드가 새로운 버전에서도 그대로 동작할 수 있는 능력을 말한다. 즉, 새로운 버전이 나오더라도 기존 사용자들이 이전 버전에서 작성한 프로그램이나 데이터를 계속 사용할 수 있도록 지원하는 것이다.

 

타입 소거가 초래하는 제약

1. 런타임 타입 체크 불가능

제네릭 타입 정보가 소거되므로, 제네릭 타입으로 캐스팅하거나 타입 체크를 할 수 없다.

2. 제네릭 타입의 배열 생성 불가능

제네릭 타입의 배열을 생성하는 것은 타입 안전성을 보장할 수 없기 때문에 금지된다.

3. 오버로딩 불가

타입 소거 때문에 제네릭 메서드를 오버로딩하는 것이 불가능하다. 동일한 타입 소거 결과를 가지는 두 메서드는 오버로딩될 수 없다.

 

타입 소거와 관련된 예시 코드

예제 1 : 런타임 타입 체크와 타입 소거

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class TypeErasureExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> stringList = new ArrayList<>();
        List<Integer> integerList = new ArrayList<>();
        
        System.out.println(stringList.getClass() == integerList.getClass()); // true
    }
}

 

결과 : true

• stringList와 integerList는 서로 다른 제네릭 타입(List<String>과 List<Integer>)으로 선언되었지만, 타입 소거로 인해 컴파일된 후에는 모두 같은 List 타입으로 간주된다. 따라서 getClass() 메서드로 확인하면 둘은 동일한 클래스로 취급된다.

예제 2: 제네릭 배열 생성 불가능

public class GenericArrayExample<T> {
    // 제네릭 타입의 배열을 생성하려고 하면 컴파일 오류 발생
    // T[] array = new T[10]; // 컴파일 오류

    public static void main(String[] args) {
        // 다음과 같은 방식으로는 가능
        List<String>[] stringLists;
        List<?>[] lists = new List<?>[10]; // OK
    }
}

 

• new T[10]처럼 제네릭 타입의 배열을 직접 생성할 수 없다. 대신 와일드카드 List<?>[]와 같은 형태로 배열을 선언할 수는 있지만, 이 경우에도 타입 안전성을 완전히 보장할 수 없다.

 

타입 소거가 초래하는 문제와 주의 사항

런타임 캐스팅 예외

타입 소거로 인해 ClassCastException이 발생할 수 있다. 제네릭은 컴파일 시점에 타입 체크를 하지만, 잘못된 타입 캐스팅은 런타임에 발견될 수 있다.

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class CastExceptionExample {
    public static void main(String[] args) {
        List rawList = new ArrayList();
        rawList.add("Hello");
        rawList.add(123); // 경고 없음

        List<String> stringList = rawList; // 타입 불일치, 하지만 경고만 발생

        // 런타임 예외 발생
        for (String s : stringList) { 
            System.out.println(s); // ClassCastException: Integer cannot be cast to String
        }
    }
}

 

• 이 예제에서는 원시 타입의 리스트(List rawList)에 서로 다른 타입의 객체를 추가한다. 그런 다음 이 리스트를 제네릭 타입의 List<String>으로 캐스팅하고 문자열로 출력하려고 시도할 때 ClassCastException이 발생한다.

 

타입 소거를 우회하거나 극복하는 방법

바운드 타입을 사용해 제네릭 타입을 제한

예를 들어, List<? extends Number>와 같이 제한된 제네릭 타입을 사용하면 런타임 안전성을 높일 수 있다.

와일드카드 사용

'? extends' 또는 '? super'와 같은 와일드카드를 사용해 타입 안전성을 강화한다.

컴파일 경고를 확인하고 처리

unchecked 경고를 무시하지 말고 코드에서 문제가 발생할 수 있는 지점을 철저히 확인한다.

 

타입 소거의 장점과 단점

장점

• 제네릭을 사용하면 타입 안전성을 유지하면서 코드 재사용성을 높일 수 있다.
• 타입 소거로 인해 컴파일된 바이트코드가 더 간단하고 더 작아질 수 있다.

단점

• 런타임에는 제네릭 타입 정보가 사라지기 때문에, 특정 상황에서는 타입 안정성을 보장하지 못할 수 있다.
• 제네릭 타입의 배열 생성이 불가능하고, 제네릭 메서드 오버로딩도 제한된다.