코틀린의 배열과 리스트, 제너릭과 무공변, 공변, 반공변

인프런에서 제공하고 있는 코틀린 고급편 강의를 수강한 후 정리한 글입니다.

지난 시간 리뷰

class Cage2<T> {
private val animals: MutableList<T> = mutableListOf()
    fun getFirst() : T {
        return animals.first()
    }

    fun put(animal: T) {
        this.animals.add(animal)
    }

    fun moveFrom(cage: Cage2<T>) {
        this.animals.addAll(cage.animals)
    }
}

지난 시간에 금붕어 케이지에 금붕어를 넣었었고, 금붕어를 물고기 케이지로 옮겨 넣으려 했지만, 안됐다 근데 그냥 금붕어를 물고기 cage 에 넣는 것은 가능했다.

상속 관계의 의미는, 상위 타입이 들어가는 자리에 하위 타입이 대신 위치할 수 있다는 의미이다.

결론적으로 Cage2 에 Cage2 를 넣으려고 하고 있는 것이다.

그냥 Fish 와 GoldFish 는 상속관계를 갖고 있지만, 해당 클래스들은 아무 관계도 아니기 때문에, 에러가 난다. 이것을 무공변, 불공변하다라고 한다. (Invariate)

Java 코드를 살펴보자

Java 의 배열은 제너릭과 다르다. A 객체와 B 객체가 상/하위 타입이라면, 이것이 배열까지 유지된다. 이것을 공변하다(co-variant) 라고 부른다.

Java 의 배열은 공변하기 때문에 다음과 같은 코드를 작성할 수 있는데, 타입 안전하지 않아 위험한 코드이고, 런타임 에러가 발생한다.

String[] strs = new String[]{"A", "B", "C"};
Object[] objs = strs;

objs[0] = 1; // 가능하다. 여기가 문제다. Exception 이 난다. 

List 는 무공변

List 는 무공변하기 때문에, 에러가 나는 것이다. 타입 안전하기 때문에 배열보다는 리스트를 사용해야한다.

동작하게 하기 위한 방법

말그대로, moveFrom 함수를 호출할 때, 상속관계가 유지되면 된다. 즉, cage2 가 cage2 관계를 유지시켜주면 된다.

공변

다음과 같은 out 키워드를 붙여주면 된다. 매우 간단하다.

공변을 준다라는 것을 변성이라고 부른다. 다음과 같이 out 을 통해서 변성을 주었기 때문에, 이것을 variance annotation 이라고도 부른다.

fun moveFrom(cage: Cage2<out T> {
        this.animals.addAll(cage.animals)
}

fun main() {
    val cage = Cage2<Fish>()
    cage.moveFrom(goldFishCage)

    val fish: Fish = cage.getFirst() // Fish Type
}

out 이란?

otherCage 는 데이터를 꺼내는 getAnimals() getFirst() 함수만 호출할 수 있다.

fun moveFrom(otherCage: Cage2<out T> {
    otherCage.getFirst() // 꺼내는 건 가능하지만 
    otherCage.put(this.getFirst()) // 불가. 넣는건 할 수 없다. 
    this.animals.addAll(otherCage.animals)
}

otherCage 는 생산자 역할만 할 수 있다고도 할 수 있다. 왜 막을까?

다음과 같은 경우, 타입 안정성이 깨지기 때문이다.

otherCage.put(this.getFirst()) // 된다고 가정하자

val goldFishCage = Cage2<GoldFish>() goldFishCage.put(GoldFish("금붕어"))
val cage2 = Cage2<Fish>()
cage2.put(Carp("잉어"))
cage2.moveFrom(goldFishCage)

 

 

때문에, out 키워드가 생기면 꺼내는 함수만 호출이 가능한 것이다.

반공변 (contra-variant)

다음과 같은 경우는 어떻게 해야할까? 현재 Cage 에서 동물을 주어진 Cage 로 보내야 하는 경우이다. 이번에는 Cage2 가 Cage2 의 상위 타입으로 간주되어야 하는 경우이다.

 

다음과 같이 in 키워드를 붙인다.

fun main() {
    val fishCage = Cage2<Fish>()

    val godFishCage = Cage2<GoldFish>()
    goldFishCage.put(GoldFish("goldfish"))
    goldFishCage.moveTo(fishCage)
}

fun moveTo(otherCage: Cage2<in T>) {
    otherCage.animals.addAll(this.animals)
}

otherCage 는 데이터를 받을 수만 있다. otherCage 는 소비자이다.

정리

💡 out : (함수 파라미터 입장에서의) 생산자, 공변. 타입 파라미터의 상속 관계가 제너릭 클래스에서 유지된다.

in : (함수 파라미터 입장에서의) 소비자, 반공변. 타입 파라미터의 상속 관계가 제너릭 클래스에서 반대로 된다.

함수를 호출할 때만 공변/반공변 상태가 유지된다. 클래스 자체를 공변/반공변이 되는 방법이 있는데, 다음 게시글에서 리뷰할 예정이다.