Java 타입 변환(Type Conversion) 완전 정리
Java 자동 형 확장 변환과 명시적 캐스팅, 기본형·참조형 변환, 오버플로·정밀도 손실 함정, 업캐스팅·다운캐스팅, instanceof 패턴 매칭까지 예제 중심으로 완전히 정리한다
지난 글에서 참조형의 메모리 구조와 네 가지 종류를 살펴봤다. Java에서는 한 타입의 값을 다른 타입으로 변환해야 하는 상황이 끊임없이 발생한다. 기본형 사이의 크기 변환, 기본형과 래퍼 클래스 사이의 박싱/언박싱, 상속 계층 안에서의 참조형 캐스팅까지 규칙이 다양하다. 규칙을 정확히 모르면 컴파일 오류 대신 런타임에 조용히 발생하는 오버플로나 비트 손실, 혹은 ClassCastException을 맞닥뜨리게 된다.
기본형 형 변환의 두 방향
Java 기본형 형 변환은 자동(묵시적) 형 확장 변환과 명시적 형 축소 변환으로 나뉜다.
| 구분 | 방향 | 키워드 | 위험성 |
|---|---|---|---|
| 형 확장(Widening) | 작은 타입 → 큰 타입 | 불필요 | 대부분 안전 |
| 형 축소(Narrowing) | 큰 타입 → 작은 타입 | 캐스트 연산자 필수 | 오버플로·정밀도 손실 |
자동 형 확장 변환 (Widening)
더 큰 타입으로는 명시적 캐스팅 없이 컴파일러가 자동으로 변환한다.
변환 경로는 byte → short → int → long → float → double이며, char는 16비트 부호 없는 정수로 int 이상으로 자동 확장된다.
byte b = 127;
int i = b; // byte → int (자동)
long l = i; // int → long (자동)
float f = l; // long → float (자동, 정밀도 손실 가능!)
double d = f; // float → double (자동)
char ch = 'A';
int code = ch; // char → int: 65 (자동)long → float 의 함정
그림에서 long → float 구간이 주황색 경고로 표시된 이유가 있다. float는 32비트이지만 부동소수점 형식이라 유효 자릿수는 약 7자리에 불과하다. long은 최대 19자리의 정수를 표현할 수 있으므로 이 범위를 벗어나면 정밀도 손실이 발생한다.
long big = 123_456_789_012_345L; // 15자리 정수
float f = big; // 자동 확장이지만 근사값!
System.out.println(big); // 123456789012345
System.out.println(f); // 1.23456794E14 (손실)
System.out.println((long) f == big); // false자동 변환이지만 값이 바뀔 수 있으므로, 정밀도가 중요한 연산에서 long → float 경로는 피해야 한다.
명시적 형 축소 변환 (Narrowing Casting)
큰 타입에서 작은 타입으로 변환하려면 반드시 캐스트 연산자 (type)을 써야 한다. 컴파일러는 경고 없이 통과시키지만 런타임 결과는 개발자의 책임이다.
double d = 9.99;
int i = (int) d; // 9 (소수점 이하 절삭, 반올림이 아님)
long big = 1_234_567_890_000L;
int j = (int) big; // 쓰레기값: 상위 32비트 소실소수점 절삭 vs 반올림
(int) 9.99는 9이지, 10이 아니다. 반올림이 필요하면 Math.round()를 사용한다.
double d = 9.6;
int truncated = (int) d; // 9
long rounded = Math.round(d); // 10
int roundedInt = (int) Math.round(d); // 10오버플로 안전 변환
int 범위(-2^31 ~ 2^31-1)를 벗어난 long을 (int)로 캐스팅하면 상위 32비트가 잘려 의미 없는 값이 된다. Java 8+의 Math.toIntExact()는 오버플로 시 ArithmeticException을 던져 오류를 명확히 한다.
long safe = 42L;
long unsafe = 5_000_000_000L; // int 범위 초과
int a = Math.toIntExact(safe); // 42
int b = Math.toIntExact(unsafe); // ArithmeticException!참조형 캐스팅: 업·다운캐스팅
참조형도 상속 계층 안에서 형 변환이 일어난다.
업캐스팅 (Upcasting) — 자동, 항상 안전
자식 클래스의 객체를 부모 타입 변수에 대입하는 것이다. 다형성의 핵심이며 컴파일러가 자동으로 처리한다.
String s = "hello";
Object obj = s; // String → Object (업캐스팅, 자동)
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
List<Integer> iList = list; // ArrayList → List (업캐스팅, 자동)다운캐스팅 (Downcasting) — 명시적, 주의 필요
부모 타입 변수를 자식 타입으로 변환한다. 실제 객체가 그 타입이 아니면 ClassCastException이 발생한다.
Object obj = "hello";
String s = (String) obj; // OK — 실제 객체가 String
System.out.println(s.toUpperCase()); // "HELLO"
Object num = 42;
String bad = (String) num; // ClassCastException! Integer를 String으로 캐스팅instanceof 연산자로 안전한 다운캐스팅
캐스팅 전에 instanceof로 타입을 검사하면 ClassCastException을 예방할 수 있다.
Object obj = "hello";
// 고전적 방식 (Java 15 이하)
if (obj instanceof String) {
String s = (String) obj;
System.out.println(s.length());
}
// 패턴 매칭 (Java 16+) — 검사와 캐스팅을 한 번에
if (obj instanceof String s) {
System.out.println(s.length()); // s는 이미 String으로 바인딩
}Java 16에 도입된 패턴 매칭 instanceof는 타입 검사와 캐스팅을 한 줄로 합쳐 코드 중복을 없애준다.
오토박싱과 언박싱 (Auto-boxing / Unboxing)
기본형과 래퍼 클래스 사이의 변환은 Java 5부터 컴파일러가 자동으로 처리한다.
// 오토박싱: int → Integer (컴파일러가 Integer.valueOf(42) 삽입)
Integer boxed = 42;
// 언박싱: Integer → int (컴파일러가 boxed.intValue() 삽입)
int unboxed = boxed;
// 컬렉션에서 자연스럽게 사용
List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(100); // 오토박싱
int val = list.get(0); // 언박싱오토박싱 성능 함정
Long sum = 0L;
for (long i = 0; i < 1_000_000; i++) {
sum += i; // 매 반복마다 Long 언박싱 + long 덧셈 + Long 오토박싱!
}위 코드는 루프당 Long 객체를 하나씩 생성해 GC 부담이 크다. 내부 연산에는 기본형(long)을 쓰고 API 경계에서만 래퍼 클래스로 전환하는 것이 원칙이다.
언박싱 NPE
null인 래퍼 클래스 변수를 언박싱하면 NullPointerException이 발생한다.
Integer n = null;
int val = n; // NullPointerException — null.intValue() 호출메서드가 Integer를 반환할 때 null을 반환할 수 있다면, 언박싱 전에 반드시 null 검사를 해야 한다.
문자열과 기본형 변환
String은 다른 타입과 내장 변환 규칙이 있다.
// 기본형 → String
String s1 = String.valueOf(42); // "42"
String s2 = Integer.toString(42); // "42"
String s3 = "" + 42; // "42" (간편하지만 성능 낮음)
// String → 기본형
int i = Integer.parseInt("42"); // 42
double d = Double.parseDouble("3.14"); // 3.14
boolean b = Boolean.parseBoolean("true"); // true
// 잘못된 형식이면 NumberFormatException
int bad = Integer.parseInt("abc"); // NumberFormatException!switch 식과 패턴 매칭 (Java 21)
Java 21의 switch 표현식은 여러 타입을 한꺼번에 다운캐스팅해 처리하는 타입 패턴 매칭 switch를 지원한다.
Object obj = getSomeValue();
String desc = switch (obj) {
case Integer i -> "정수: " + i;
case String s -> "문자열: " + s;
case Double d -> "실수: " + d;
default -> "알 수 없는 타입";
};각 case에서 자동으로 타입 검사와 변수 바인딩이 이루어져, 기존의 instanceof + 캐스팅 연쇄보다 훨씬 간결하다.
정리
Java의 타입 변환은 크게 기본형 확장(자동)·축소(명시적), 오토박싱/언박싱, 참조형 업·다운캐스팅으로 나뉜다. 자동 변환이라도 long → float 같은 정밀도 손실 구간이 있고, 명시적 캐스팅은 오버플로와 비트 손실 위험을 항상 내포한다. 다운캐스팅 전에는 패턴 매칭 instanceof로 타입을 검사하고, 오토박싱이 반복되는 루프에서는 기본형을 사용하는 습관이 안전하고 빠른 코드를 만든다. 다음 글에서는 Java의 모든 연산자 종류와 우선순위, 비트 연산, 삼항 연산자 등을 다룬다.
지난 글: Java 참조형(Reference Types) 완전 정리
다음 글: Java 연산자(Operators) 완전 정리
읽어주셔서 감사합니다. 😊