Item 28. List vs Array

배열보다는 리스트를 사용하라

아이템의 주제처럼 배열보다는 리스트를 우선해야하지만 무조건적으로 배열을 사용하지 말라는 것은 아니다. 리스트는 결국 Java 기본 타입이 아니며(내부 구현에서 배열 사용), 성능이 중요한 상황(HashMap)에서는 배열을 사용하고 있다. 하지만 꼭 배열을 사용해야하는 상황이 아니라면 리스트를 사용하는 것이 좋다.

배열과 제네릭 타입의 차이

배열과 제네릭 타입 사이의 큰 차이로는 공변과 실체화가 있는데, 자세히 알아보면 다음과 같다.

공변(covariant)

Sub가 Super의 하위 타입이라면 배열 Sub[]는 배열 Super[]의 하위 타입이 되지만, 제네릭 타입 List는 List의 하위 타입이 되지 않으며, 상위 타입도 아니다.

class Main {

    public static void main(String[] args) {
        Object[] objectArray = new Long[1];
        objectArray[0] = "I don't fit in"; // 런타임 에러, ArrayStoreException

        List<Object> ol = new ArrayList<Long>(); // 컴파일 에러, Incompatible types
        ol.add("I don't fit in");
    }
}

이 차이는 위 코드에서 알 수 있듯이 배열은 공변을 허용하여 런타임에 문제가 발생하지만, 제네릭은 컴파일 시에 문제가 발생하여 보다 안전하다.

실체화(reify)

마찬가지로 배열은 실체화되고, 제네릭은 실체화되지 않는 차이가 있다. 이 차이로 위 코드에서 발생하는 차이는 다음과 같다.

• 배열: 런타임에도 자신이 담기로 한 원소의 타입을 인지하고 확인하여 ArrayStoreException을 발생시킴

• 제네릭: 제네릭은 타입 정보를 컴파일 타임에만 검사하고런타임에 소거되기 때문에 런타임에는 타입 정보를 알 수 없음

  • E, List<E>, List<String> 같은 타입을 실체화 불가 타입(non-reifiable type)이라고 함

  • 실체화 되지 않아 런타임에 컴파일타임보다 타입 정보를 적게 가지고 있음

  • 매개변수화 타입을 실체화할 수 있는 타입은 비한정적 와일드카드(List<?>, Map<?, ?> 등)타입으로 한정됨

이처럼 공변/실체화에 있어 서로 반대되는 성질을 가지고 있기 때문에 배열과 제네릭은 잘 어우러지지 못한다.

제네릭 배열

이처럼 잘 어우러지기 힘들기 때문에 제네릭 배열을 만드려고 시도하면 컴파일 에러가 발생한다. 만약 이를 허용하고 1번 라인 코드에서 컴파일 에러가 발생하지 않는다고 가정하는 경우 다음과 같은 문제가 발생한다.

class Main {

    public static void main(String[] args) {
        List<String>[] stringLists = new List<String>[1]; // 1. 제네릭 배열 생성
        List<Integer> intList = List.of(42); // 2. 원소가 하나인 리스트 생성
        Object[] objects = stringLists; // 3. Object 배열에 List<String> 배열을 대입(배열은 공변이기 때문에 가능)
        objects[0] = intList; // 4. Object 배열의 첫 번째 원소에 2번에서 생성한 intList를 대입(런타임에서 List<Integer> -> List raw type으로 변환되어 가능)
        String s = stringLists[0].get(0); // 컴파일 에러
        // stringLists[0]에 저장된 List<Integer> 인스턴스에서 첫 번째 원소인 5는 Integer이기 때문에 String으로 형변환할 수 없음
    }
}

이처럼 예상치 못 한 런타임 에러가 발생할 수 있기 때문에 자바 컴파일러에서는 1번 라인의 제네릭 배열을 생성하는 코드를 컴파일 에러로 처리한다.

실체화 불가 타입

실체화 불가 타입으로 배열을 생성하는 경우 컴파일 에러가 발생하지는 않지만 경고가 발생한다.(타입 안전성이 보장되지 않음을 알려줌)

class Chooser<T> {
    private final T[] choiceArray;

    public Chooser(Collection<T> choices) {
        choiceArray = (T[]) choices.toArray();
    }

    public T choose() {
        Random random = ThreadLocalRandom.current();
        return choiceArray[random.nextInt(choiceArray.length)];
    }
}

위 코드에서는 정상적으로 컴파일 되고, 런타임에서도 발생하지는 않아 안전하다고 확신할 수 있는 경우엔 @SuppressWarnings("unchecked") 어노테이션을 추가하여 경고를 숨길 수 있다. 하지만 이 방법보다는 성능 상 손해를 볼 수 있지만 리스트를 사용하여 경고의 원인을 제거하는 것이 더 좋다.

class Chooser<T> {
    private final List<T> choiceList;

    public Chooser(Collection<T> choices) {
        choiceList = new ArrayList<>(choices);
    }

    public T choose() {
        Random random = ThreadLocalRandom.current();
        return choiceList.get(random.nextInt(choiceList.size()));
    }
}