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. 😊