이펙티브 자바, 쉽게 정리하기 - item 33. 타입 안전 이종 컨테이너를 고려하라

이펙티브 자바, 쉽게 정리하기 - item 33. 타입 안전 이종 컨테이너를 고려하라

타입 안전 이종 컨테이너란?

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

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

    public <T> T getFavorite(Class<T> type) {
        return type.cast(favorites.get(type));
    }
}

• 하나의 프로그래밍 패턴이다.
• Map에서 key를 특정 클래스로 받고, value를 Object의 형태로 받는다.
• 데이터를 넣을 때, key의 클래스 타입과 instance의 타입이 동일해야 하므로, 타입 안전이 보장된다.
  • 특정 클래스 타입의 key를 불렀을때 해당 타입의 인스턴스가 나올 것이라 예측 가능하다.
• 이 방식이 동작하는 이유는 Class 클래스가 기본적으로 제네릭 타입을 받는 클래스기 때문이다.
  • 컴파일타임 타입 정보와 런타임 타입 정보를 알아내기 위해 메서드들이 주고받는 class 리터럴을 타입토큰이라 한다.
• Map<Class<?>, Object>에서는 와일드카드가 중첩되어 맵이 아니라 key가 와일드 타입임을 인지해야 한다.
  • 그래서 모든 키가 서로 다른 매개변수화 타입일 수 있다는 의미가 된다.

흔히 제네릭 타입을 쓰는 클래스들은 매개변수화 대상을 컨테이너 자신으로 하는 반면, 타입 안전 이종 컨테이너는 매개변수화 대상을 키로 사용하는 Class에 둔다.

클라이언트 코드 작성해보기

@Test
public void favoriteTest() {
    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());
}

출력 결과

Java cafebabe item33.Item33test$Favorites

Favorites 클래스의 제약

제약 1: 클라이언트의 악의적인 로 타입 사용

• 악의적인 클라이언트가 Class 객체를 제네릭이 아닌 로 타입으로 넘기면 Favorites 인스턴스의 타입 안전성이 쉽게 깨진다.
  • 하지만, 컴파일할 때 비검사 경고가 뜰 것이다.

f.putFavorite((Class) List.class, "난 리스트가 아닌데");

• 위와 같이 악의적으로 (Class)와 같은 캐스팅을 통해 로타입을 사용하는 것에 대한 취약점이 있다.
• 그냥 실행하면, 런타임에 ClassCastException을 만나게 될 것이다.

제약 2: 실체화 불가 타입에는 사용할 수 없다

• List<String>.class와 같이 실체화 되지 않는 타입에는 사용 불가능하다.

슈퍼 타입 토큰

위의 제약을 해결하려 슈퍼 타입 토큰(super type token)을 사용하려는 시도도 있었다. 스프링에서는 ParameterizedTypeReference라는 클래스로 미리 구현해놓았다.

Favirotes f = new Favorites();

List<String> pets = Arrays.asList("개", "고양이", "앵무");

f.putFavorite(new TypeRef<List<String>>(){}, pets);
List<String> listofStrings = f.getFavorite(new TypeRef<List<String>>(){});

위와 같은 코드를 사용하여 해결한다.

한정적 타입 토큰을 이용한 타입 제한

• Favorites가 사용하는 타입 토큰은 기본적으로 비 한정적이다. 한정적 타입 매개변수나 한정적 와일드카드를 이용하여 표현 가능한 타입을 제한하는 것을 한정적 타입 토큰이라고 한다.
  • 애너테이션 API에서는 이를 적극 활용한다.
  • 애너테이션 API는 대상 요소에 달려있는 애너테이션을 런타임에 읽어오는 기능을 한다.
  • 아래는 애너테이션 API인 AnnotatedElement 코드 예이다.

public <T extends Annotation>
  T getAnnotation(Class<T> annotationType);

• annotationType 인수는 애너테이션 타입을 뜻하는 한정적 타입 토큰이다.
• 이 메서드에서는 토큰으로 명시한 타입의 애너테이션이 해당 요소에 달려있다면 애너테이션을 반환하고 없으면 null을 반환한다.
• 애너테이션된 요소는 그 키가 애너테이션 타입인 타입 안전 이종 컨테이너인 것이다.

한정적 타입 토큰을 받는 메서드에 Class<?> 타입의 객체를 넘기는 법

• Class 내부 메서드인 asSubclass 메서드를 활용하면 된다.
  • 호출된 인스턴스 자신의 Class 객체를 인수가 명시한 클래스로 형변환한다.
  • 형변환에 성공하면 인수로 받은 클래스 객체를 반환하고 실패하면 ClassCastException을 던진다.

static Annotation getAnnotation(AnnotatedElement element, String annotationTypeName) {
  Class<?> annotationType = null; // 비 한정적 타입 토큰
  try {
    annotationType = Class.forName(annotationTypeName);
  } catch (Exception ex) {
    throw new IllegalArgumentException(ex);
  }

  return element.getAnnotation(annotationType.asSubclass(Annotation.class));
}

핵심 정리

• 키를 타입 매개변수로 설정하면, 타입 안전 이종 컨테이너를 만들 수 있다.
• Class를 키로 쓰며, 이렇게 쓰이는 Class 객체를 타입 토큰이라 한다.
  • 직접 구현한 키 타입도 사용 가능하다.
• 데이터베이스의 행을 표현한 DatabaseRow 타입에는 제네릭 타입인 Column<T>를 키로 사용할 수 있다.