와일드카드 — ? 타입의 유연성

지난 글에서 extends로 타입 파라미터의 범위를 제한하는 방법을 배웠다. 이번에는 **와일드카드(Wildcard) ?**를 다룬다. 와일드카드는 타입 파라미터 자리에 쓰이는 특수한 기호로, 클래스나 메서드를 정의할 때가 아니라 타입을 사용하는 위치(변수 선언, 메서드 파라미터)에서 유연성을 제공한다.

제네릭은 왜 불공변인가

Integer는 Number의 하위 타입이다. 그런데 List<Integer>는 List<Number>의 하위 타입이 아니다. 이를 **불공변(Invariant)**이라 한다.

List<Integer> ints = List.of(1, 2, 3);
List<Number>  nums = ints; // 컴파일 오류!

이 제약이 없으면 타입 안전성이 깨진다.

// 만약 허용된다면 (가상)
List<Number> nums = ints;
nums.add(3.14); // Double을 Integer 리스트에 삽입!
Integer i = ints.get(2); // ClassCastException!

와일드카드는 이 불공변의 제약을 안전한 범위 내에서 완화한다.

비한정 와일드카드 <?>

가장 느슨한 형태다. List<?>는 “원소 타입을 모르는 리스트”를 의미한다.

// 읽기: Object만 가능 (타입을 모르므로)
void printAll(List<?> list) {
    for (Object o : list) {
        System.out.println(o);
    }
}

// 쓰기: null만 허용
void addNull(List<?> list) {
    list.add(null); // OK
    // list.add("x"); // 컴파일 오류
}

printAll은 List<String>, List<Integer>, List<Object> 어떤 리스트도 받을 수 있다.

상한 와일드카드 <? extends T>

“T 또는 T의 하위 타입 리스트”를 뜻한다. 원소를 읽기는 할 수 있지만 쓰기는 불가능하다.

// Double, Integer, Long 리스트를 모두 받을 수 있음
static double sumList(List<? extends Number> list) {
    return list.stream()
               .mapToDouble(Number::doubleValue)
               .sum();
}

List<Integer> ints    = List.of(1, 2, 3);
List<Double>  doubles = List.of(1.5, 2.5);

System.out.println(sumList(ints));    // 6.0
System.out.println(sumList(doubles)); // 4.0

쓰기가 불가능한 이유: ? extends Number는 Integer일 수도 Double일 수도 있어서, list.add(new Integer(1))은 Double 리스트라면 타입 위반이다. 컴파일러는 안전을 위해 모두 막는다.

하한 와일드카드 <? super T>

“T 또는 T의 상위 타입 리스트”를 뜻한다. 원소를 쓰기는 할 수 있지만 읽기는 Object로만 가능하다.

// Integer, Number, Object 리스트 모두 받을 수 있음
static void addIntegers(List<? super Integer> list) {
    for (int i = 1; i <= 5; i++) {
        list.add(i); // Integer를 추가 — 항상 안전
    }
}

List<Number> numbers = new ArrayList<>();
addIntegers(numbers); // Number super Integer → OK
System.out.println(numbers); // [1, 2, 3, 4, 5]

List<Object> objects = new ArrayList<>();
addIntegers(objects); // Object super Integer → OK

쓰기가 허용되는 이유: ? super Integer이면 리스트가 Integer, Number, Object 중 하나인데, Integer는 이 모두의 하위 타입이므로 항상 안전하게 삽입할 수 있다.

세 가지 와일드카드 선택 기준

읽기만 (데이터 소비) → ? extends T
쓰기만 (데이터 생산) → ? super T
읽지도 쓰지도 않음  → ?
둘 다 (읽고 쓰기)   → 와일드카드 사용 불가 → T 타입 파라미터로 처리

주의: 와일드카드는 반환 타입에 쓰지 말 것

와일드카드를 반환 타입으로 쓰면 사용자가 반환값을 다시 와일드카드 타입으로 받아야 해서 불편하다.

// NG — 반환 타입에 와일드카드
public List<? extends Number> getNumbers() { ... }

// OK — 타입 파라미터 사용
public <T extends Number> List<T> getNumbers() { ... }

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지난 글: 경계 타입 파라미터 — extends와 super로 범위 제한

다음 글: PECS 원칙 — Producer Extends, Consumer Super

읽어주셔서 감사합니다. 😊