아이템 32. 제네릭과 가변인수를 함께 쓸 때는 신중하라

개요

가변인수와 제네릭을 함께 사용하면 힙 오염이 발생할 여지가 있으므로 신중히 사용해야만 한다.(2가지 조건을 준수하자.)

힙오염이 발생 가능한 이유?

가변인수를 사용하게되면 원래는 불가능한 제네릭으로 배열을 만드는 것이 가능해진다. 책에서 힙오염이 발생한다고 지목한 예제코드를 보자.

// 코드 32-1 제네릭과 varargs를 혼용하면 타입 안전성이 깨진다! (191-192쪽)  
static void dangerous(List<String>... stringLists) {  
    List<Integer> intList = List.of(42);  
    Object[] objects = stringLists;  
    objects[0] = intList; // 힙 오염 발생  
    String s = stringLists[0].get(0); // ClassCastException  
}

stringList 는 List의 배열이고 Object의 배열로 쓸 수 있다.(배열은 공변이기 때문에)
여기서 objects를 Object로서만 활용을 한다면 문제가 없겠지만 objects 0번째 원소로 List<Integer>를 삽입하게 된다면 힙오염이 발생한다. List<String>타입을 담고 있어야할 stringList 배열이 List<Integer> 타입인 원소를 담고 있게 되면서
String s = stringList[0].get(0); 부분에서 문제가 발생한다. String 타입의 변수로 할당하기 위해서 컴파일러가 자동으로 형변환을 수행하는데 첫번째 원소는 List<Integer>가 담겨 있으므로 ClassCastException이 발생하는 것이다.

해당 코드의 바이트 코드를 보면 자동으로 형변환(타입 캐스팅)을 수행하는 것을 알 수 있다.

static varargs dangerous([Ljava/util/List;)V

    ...

   L3
    LINENUMBER 12 L3
    ALOAD 0
    ICONST_0
    AALOAD
    ICONST_0
    INVOKEINTERFACE java/util/List.get (I)Ljava/lang/Object; (itf)
    CHECKCAST java/lang/String
    ASTORE 3

    ...

CHECKCAST java/lang/String 부분이 바로 자동으로 추가된 형변환이다.

이런 힙오염은 제네릭의 설계 의도인 타입 안정성을 해치게 되며 최악의 오류인 런타임에 오류가 발생하도록 만든다.

제네릭과 가변인자를 동시에 안전하게 쓰는 방법

안전하지 않은 케이스는 크게 2가지가 있다.
첫 번째 케이스는 앞서 봤듯 제네릭 가변인수 배열에 값을 저장하는 것이다.
두 번째 케이스는 제네릭 가변인수 배열의 참조를 외부로 노출하는 행위이다. 다음 코드를 보자.

// 코드 32-2 자신의 제네릭 매개변수 배열의 참조를 노출한다. - 안전하지 않다! (193쪽)  
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(); // 도달할 수 없다.  
}  

public static void main(String[] args) { // (194쪽)  
    String[] attributes = pickTwo("좋은", "빠른", "저렴한");  
    System.out.println(Arrays.toString(attributes));  
}

toArray메서드가 반환하는 제네릭 가변인수 배열은 런타임시 Object[] 배열 타입이다. 하지만, String[] 타입으로 할당하려고 하니 컴파일러가 자동으로 형변환을 실시하지만 Object[]에서 String[]으로는 형변환이 불가능하다.(하위타입이 아니므로)




따라서 우리는 제네릭과 가변인자를 동시에 안전하게 쓰려면 다음 2가지 조건을 준수하면 된다.

1. varargs 매개변수 배열에 아무것도 저장하지 않는다.
2. 그 배열(혹은 복제본)을 신뢰할 수 없는 코드에 노출하지 않는다.

추가로 메서드가 안전함이 확인되었다면 해당 메서드에 @SafeVarargs(가변인자 관련 경고만 숨겨주는)어노테이션을 선언해 경고를 숨겨주자.

안전하게 사용한 예시코드

// 코드 32-3 제네릭 varargs 매개변수를 안전하게 사용하는 메서드 (195쪽)
@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;  
}

깔끔한 대안 - Item 28

Item 28에서 배웠듯이 가변인수 배열을 쓰는 대신에 다음과 같이 List를 사용하면 클라이언트 코드가 약간 지저분 해지고 성능이 조금 느려지지만 안전하고 깔끔하게 사용할 수 있다. 게다가 @SafeVarargs나 관련 경고가 뜨지 않기 때문에 메서드를 사용하는 쪽에서도 고민할 필요가 없다.

// 코드 32-4 제네릭 varargs 매개변수를 List로 대체한 예 - 타입 안전하다. (195-196쪽)
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;  
}