[Item 33] 타입 안전 이종 컨테이너를 고려하라

제네릭과 컨테이너(Container)

컨테이너는 무언가를 담아놓는 일종의 창고의 개념입니다. Java에서 컨테이너는 일반적으로는 Collection을 의미하며 그 외에도 책에서 제시한 ThreadLocal<T>, AtomicReference<T> 등이 있습니다.
일반적으로 저희가 사용하는 컬랙션들은 Set<Integer>, Map<String, Integer>와 같이 제네릭을 사용하여 타입을 명시합니다.
- 이때 위의 타입 명시가 의미하는 것이 원소의 타입이 아니라는 것을 유의해야 합니다. 이런 타입 명시들은 컨테이너 자신의 타입을 명시하는 것입니다.
- 예를 들어 위의 Set<Integer> 타입은 자신은 Integer 타입을 담을 수 있는 Set 인터페이스이다 라는 것을 의미합니다.
이는 컨테이너의 일반적인 용도에 맞게 설계되었으니 문제될 것은 없습니다.
- 컨테이너를 무언가를 넣는 창고의 개념으로 생각할 경우 위의 타입은 이 컨테이너가 어떤 타입의 물건들을 넣을 수 있는 창고라는 정보를 알려 주는 것으로 생각할 수 있습니다.
- 예를 들어 Set<? extends Exploded> 의 경우는 폭발물 분류인 물건들을 담는 컨테이너라고 생각할 수 있습니다.

이종 컨테이너(heterogeneous container)

위의 컨테이너들도 좋지만 때로는 더 유연한 수단이 필요한 경우도 있습니다.
예를 들어 DB에서 값을 가져오는 경우를 생각할 수 있습니다.
- 만약 우리가 USER 라는 테이블에서 데이터를 가져와야 한다고 생각해 봅니다. 이때 USER 테이블은 다음과 같은 데이터를 가지고 있습니다.
```
CREATE TABLE USER (
	id BIGINT PRIMARY KEY AUTO INCREMENT,
	name VARCHAR(20) NOT NULL,
	age INT NOT NULL,
	create_at DATETIME NOT NULL,
	modified_at DATETIME NOT NULL
);
```
- 우리가 하나의 row를 가져온다고 생각해 봅시다. 예컨데 다음과 같은 SQL 구문을 사용하여 가져오는 것입니다.
```
SELECT id, name, age
FROM USER
WHERE id = 10;
```
- 이 경우에 하나의 row가 반환될 것입니다. 이 row는 3개의 column을 가지고 있는데 각각 타입이 모두 다른 것을 알 수 있습니다.
  - 이 경우 id는 long으로, name은 String으로, age는 int로 가져와야할 것입니다.
- 이 모든 컬럼들을 타입 안전하게 이용할 수 있다면 개발자의 입장에서 타입 문제로 인해 고민해야할 부분이 사라질 수 있을 것입니다.
위와 같은 상황에서 좋은 방법이 존재합니다.
- 컨테이너 대신 키(Key)를 매개변수화 한 다음, 컨테이너에 값을 넣거나 뺄 때 매개변수화 한 키를 함께 제공하면 됩니다.
- 이런 방식을 사용하면 제네릭 시스템이 값의 타입이 키의 타입과 동일함을 보장할 수 있으므로 문제가 줄어들 것입니다.
예시를 함께 보도록 합시다. 아래는 타입별로 즐겨 찾는 인스턴스를 저장하고 가져올 수 있는 Favorite 클래스입니다.

public class Favorites {
		
		private 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));
		}
}

public class Main {
		public static void main(String[] args) {
				Favorites f = new Favorites();
				
				f.putFavorite(String.class, "Java");
				f.putFavorite(Integer.class, 12345);
				f.putFavorite(Class.class, Favorites.class);
				
				String str = f.getFavorite(String.class);
				int favoriteInteger = f.getFavorite(Integer.class);
				Class<?> favoriteClass = f.getFavorite(Class.class);
				
				System.out.println(str + " " + favoriteInteger + " " + favoriteClass);
		}
}

putFavorite 메서드는 클래스 타입과 특정 타입의 인수를 받습니다.
- 이때 Class<T> type 은 인자로 들어오는 클래스 타입을 의미하며 인자로 들어오는 클래스 타입과 동일한 타입의 instance가 들어오게 됩니다.
- 따라서 인자로 들어오는 클래스타입과 다른 타입의 instance가 매개변수로 들어오게 된다면 컴파일 에러가 발생하게 됩니다.
- 따라서 Key로 들어오는 타입과 인스턴스의 값이 반드시 일치해야지만 컴파일이 수행되기 때문에 컴파일 타임에서 타입 안정성이 보장됩니다.
- 또한 Key에서 비한정적 와일드카드를 사용하고 있기 때문에 Key가 모두 다 다른 타입일 수 있다는 것을 명시하고 있기 때문에 여러 타입들을 넣어줄 수 있습니다.
이렇게 여러 타입들을 저장하고 가져올 수 있는 컨테이너를 이종 컨테이너라고 하며 제네릭을 사용하여 타입 안정성을 보장하므로 타입 안전 이종 컨테이너라고 부릅니다.

코드 분석

public class Favorites {
		
		private 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));
		}
}

주목해야 할 점들은 Map의 Class<?>가 Key로 들어간다는 것입니다.
- 만약 Key를 Class<?> 타입이 아닌 그냥 비한정적 와일드카드인 ?를 넣으면 어떻게 될까요? 이렇게 된다면 Key에는 null만 올 수 있을 것입니다.
- 이는 이전에 배웠던 비한정적 와일드카드의 특성으로 Map<?, Object>에서 어떤 타입의 Map이 올 지 알 수 없기 때문에 타입이 존재하는 값을 넣을 수 없기 때문입니다. 따라서 이를 해결하기 위해서는 Key를 ? extends Something 과 같이 제한을 해줘야 할 것입니다.
  - 물론 이런 방식은 Key의 타입을 제한하는 것이므로 저희가 원하는 유연함과는 거리가 먼 방식입니다.
또한 Value가 Object인 것도 주목해야 합니다.
- Value가 Object이기 때문에 favorites는 키와 값 사이의 타입 관계를 Map 자체적으로는 보증하지 않습니다.
  - 아래에 있는 메서드들을 모두 제외하고 본다면 type은 Integer.class로 들어가지만 Value는 String 타입의 데이터가 들어갈 수 있기 때문입니다.
- 하지만 아래의 putFavorite 메서드를 통해서 제네릭이 키와 값이 동일한 타입임을 보증할 수 있습니다. 따라서 제네릭 시스템으로 타입 안정성을 가져가는 동시에 값이 Object로 어떤 값이든 들어갈 수 있는 유연성을 동시에 누릴 수 있습니다.
값을 가져오는 getFavorite 메서드를 보면 cast() 메서드가 존재합니다. cast() 메서드는 다음과 같은 내부 구현을 가지고 있습니다.