[Kotlin in action] 6장: 코틀린 타입 시스템(1)

6 분 소요

👩 타입 시스템

코틀린의 타입 시스템은 코드의 가독성을 향상시키는 데 도움을 준다.
종류
- Nullable type
- 읽기 전용 컬렉션

🙋‍♀️ nullable type

코틀린을 비롯한 최신 언어에서 null에 대한 접근 방법은 가능한 한 이 문제를 실행 시점에서 🔔컴파일🔔 시점으로 옮기는 것이다.

널이 될 수 있는지 여부를 타입 시스템에 추가함으로써 컴파일러가 여러 가지 오류를 컴파일 시 미리 감지해서 실행 시점에 발생할 수 있는 예외의 가능성을 줄일 수 있다.

널이 될 수 있는 타입과 널이 될 수 없는 타입을 구분하면 각 타입의 값에 어떤 연산이 가능할지 명확히 이해할 수 있다.
즉, 실행 시점에 예외를 발생시킬 수 있는 연산을 판단할 수 있다.

➡️ ?

nullable type을 표시하기 위해서는 타입 이름 뒤에 ?를 명시한다.

➡️ 안전한 호출 연산자: ?.

안전한 호출의 결과 타입도 nullable type이라는 사실에 유의해야 한다.

➡️ 엘비스 연산자: ?:

null 대산 사용할 디폴트 값을 지정힐 때 사용하는 연산자이다.

  fun Person.countryName() = company?.address?.country ?: "Unknown"

company?.address?.country? 값이 null이 아닐 경우, 해당 값이 함수의 결과가 되지만, null일 경우에는 Unkown이 결과가 된다.

  val address = person.company?.addres ?: throw IllegalArgumentException("No address")

코틀린에서는 return, throw도 식에 해당한다.
위와 같이 엘비스 연산자의 우항에 return, throw 등의 연산을 넣어 더욱 편리하게 사용할 수 있다.

➡️ 안전한 캐스트: as?

대상 값을 as로 지정한 타입으로 바꿀 수 없으면 ClassCastException이 발생한다.
as?는 값을 대상 타입으로 변활할 수 없으면 null을 반환한다.
일반적인 패턴은 캐스트를 수행한 뒤에 엘비스 연산자를 사용하는 것이다.

  val otherPerson = o as? Person ?: return false

➡️ 널 아님 단언: !!

!!는 어떤 값이든 널이 될 수 없는 타입으로 바꿀 수 있다.

  fun ignoreNulls(s: String?) {
    val sNotNull: String = s!! <-🔔예외가 가리키는 곳!
    println(sNotNull.length)
  }

>>> igNoreNulls(null)  

위의 경우, 널이 아님을 단언했으나 널을 만났으므로 NPE가 발생한다. 하지만 여기서 주목해야 할 점은 그 예외가 null을 사용하는 코드가 아니라 단언문이 위치한 곳을 가리킨다는 점을 유의해야 한다.

그렇다면 !!는 어떤 때 사용하는 것이 좋을까?

어떤 함수가 값이 널인지 검사한 다음 다른 함수를 호출한다.
- 이 경우, 컴파일러는 호출된 함수 안에서 안전하게 그 값을 사용할 수 있음을 인식할 수 없다!
다른 함수를 호출할 때 !!을 통해 널이 아닌 값을 전달한다면 굳이 널 검사를 또 하지 않아도 된다.

!!를 사용할 때 주의해야 할 점도 있다!🔔

!!를 널에 대해 사용하면 스택 트레이스(stack trace) 예외가 발생한다.
이 예외에는 예외가 발생한 파일의 줄에 대한 정보는 들어있지만 어떤 식에서 발생했는지는 정보가 없다.

🔔 따라서 !!를 한 줄에 연속해서 쓰는 일은 피하자!!

  person.company!!.address!!.country //-> company, address 중 어디에서 예외가 발생했는지 알 수 없다!

➕ 자바에서의 null 처리

자바에서는 널이 될 수 있는지 여부를 애노테이션을 통해 하기도 한다.
- @Nullable / @NotNull

🙋‍♀️ 라이브러리 함수: let

널이 될 수 있는 값을 널이 아닌 값만 인자로 받는 함수에 넘기는 경우이다.
- 널이 될 수 있는 값에 대해 안전한 호출 구문을 사용한다.
- let을 호출한다.
- 널이 될 수 없는 타입을 인자로 받는 람다를 let에 전달한다.
아주 긴 식이 있고, 그 값이 널이 아닐 때 수행해야 하는 로직이 있을 때 let을 쓰면 편리하다.
```
  email?.let{
    sendEmailTo(it)
  }
```
- email이 널이 아니라면 it은 람다 안에서 널이 아니다.
- email이 널이라면 아무 일도 일어나지 않는다.
➡️ 그렇다면 안전한 호출을 사용하지 않으면 어떻게 될까?
```
  person.let {sendEmailTo(it)}
```
- let 함수에 넘겨지는 람다 속 it은 널이 될 수 있는 타입으로 취급된다.
🙋‍♀️ lateinit: 나중에 초기화
- 코틀린은 일반적으로 생성자에서 모든 프로퍼티를 초기화해야 한다.
➡️ 다음의 경우를 한 번 살펴보자!
```
  class MyService{
    fun performAction(): String = "foo"
  }

  class MyTest{
    private var myService: MyService? = null // 생성자에서 초기화하기 위해 널이 될 수 있는 타임으로 선언 후, null로 초기화한다.

    @Before fun setUp(){
      myService = MyService() // 진짜 초기값을 지정
    }
  }
```
위에서 볼 수 있듯이 생성자에서 초기화를 진행해야 하기 때문에 null을 통해 초기화를 우선 지정하는 경우가 많다. 하지만 이러한 코드는 보기에 안좋기 때문에 이를 해결하기 위해 사용하는 것이 lateinit 변경자이다.
- lateinit 프로퍼티는 var이어야 한다.
  - val의 경우, final 필드로 컴파일되기 때문에 반드시 생성자 안에서 초기화해야 한다.
```
class MyTest{
  private lateinit var myService: Myservice // 초기화하지 않고 널이 될 수 없는 프로퍼티를 선언!

  @Before fun setUp(){
    myService = MyService()
  }

  @Test fun testAction(){
    Assert.assertEquals("foo",
      myService.performAction()) // 널 검사 수행하지 않고 프로퍼티 사용!
  }
}
```
🙋‍♀️ ?가 없어도 널이 될 수 있는 타입이 아니다!
- 널이 될 수 있는 타입의 확장 함수로 isNullOrEmpty, isNullOrBlack 메서드가 있다.
```
  fun verifyUserInput(input: String?){
    if(input.isNullOrBlank()){ // 안전한 호출을 하지 않아도 된다.
      println("...")
    }
  }
```
그렇다면 String의 isNullOrBlank 확장 함수를 자세히 살펴보자!
```
  fun String?.isNullOrBlank(): Boolean =
    this == null || this.isBlank()
```
- 자바의 경우, 메서드 안 this는 메서드가 호출된 수신 객체를 가리키므로 항상 널이 아니다.
- 코틀린에서는 널이 될 수 있는 타입의 확장 함수 안에서는 this가 널이 될 수 있다.

🙋‍♀️ 타입 파라미터의 널 가능성

fun <T> printHashCode(t: T){
  println(t?.hashCode())
}

🙂 위 제네릭 함수의 정의를 보다 보면 다음의 궁금증이 생길 수 있다! 타입 파라미터 T는 ?가 없는데 t에 안전한 호출을 사용했네?

코틀린에서는 함수나 클래스의 모든 타입 파라미터는 기본적으로 널이 될 수 있다.
위 T의 경우 Any? 타입이 된다.

🙄 만약 타입 파라미터가 확실이 널이 아님을 단언하고 싶다면 타입 상한을 지정해야 한다.

fun <T: Any> printHashCode(t: T){
  println(t.hashCode())
}

타입 파라미터는 널이 될 수 있는 타입을 표시할 때 ?를 사용해야 한다는 규칙의 유일한 예외이다.

🙋‍♀️ 널 가능성과 자바

➡️ 애노테이션이 없는 자바 타입은 코틀린의 플랫폼 타입!

자바에서는 애노테이션을 통해 널 가능성 정보를 표시한다.
- @Nullable String = 코틀린의 String?

하지만 애노테이션이 없는 경우는? 그런 경우, 자바의 타입은 코틀린의 플랫폼 타입이 된다.

➡️ 플랫폼 타입?

코틀린이 널 관련 정보를 알 수 없는 타입

따라서 타입을 널이 될 수 있는 타입으로 처리해도 되고, 널이 될 수 없는 타입으로 처리해도 된다.

➡️ 상속

자바 메서드를 코틀린에서 오버라이드 할 경우가 있다! 이떄 고민해야 할 부분은 메서드의 파라미터와 반환 타입을 널이 될 수 있는 타입으로 선언할지 말지 결정해야 한다.

결론을 말하자면 둘 다 가능하다! 따라서 자바 클래스나 인터페이스를 코틀린에서 구현할 경우, 널 가능성을 제대로 처리해야 하는 일이 중요하다!

🙋‍♀️ 코틀린의 원시 타입

먼저 본격적인 내용에 들어가기 전에 원시 타입/참조 타입/래퍼 타입에 대해 알아보고 넘어가자!!

원시 타입(primitive type): 변수에 값이 직접 들어가는 타입

ex) int, byte, long…
원시 타입에 대해서 메서드를 호출하거나, 컬렉션에 원시 타입을 담을 수 없다.

참조 타입(reference type): 변수에 메모리상의 객체 위치가 들어가는 타입

ex) String…

래퍼 타입: Integer, Double의 경우

➡️ 코틀린: 원시 타입 vs 래퍼 타입

자바에서는 참조 타입이 필요한 경우, 원시 타입을 감싼 래퍼 타입을 사용한다.
- Collection<int>가 아닌 Collection<Integer>
코틀린의 경우, 래퍼 타입과 원시 타입을 따로 구분하지 않는다.
- 즉, 원시 타입에 대해 메서드 호출이 가능하고, 컬렉션에 원시 타입을 담을 수 있다.
단, 원시 타입과 래퍼 타입이 따로 구분되지 않는다고 해서 항상 객체로 표현되는 것은 아니다.

➡️ 자바: 널이 될 수 있는 원시 타입 처리 => 래퍼 타입

null 참조를 자바에서는 참조 타입 변수에만 대입할 수 있다.
따라서 코틀린에서 널이 될 수 있는 원시 타입을 사용하면 자바에서는 래퍼 타입으로 컴파일된다.

➡️ 제네릭 클래스는 무조건 래퍼 타입!

자바 가상머신(JVM)의 경우, 타입 인자로 원시 타입을 허용하지 않는다.
자바나 코틀린 모두 제네릭 클래스는 항상 래퍼 타입을 사용해야 한다.

🙋‍♀️ 코틀린에서의 숫자 변환

코틀린은 숫자 타입을 자동 변환하지 않는다.
따라서 타입을 명시적으로 변환해서 같은 타입의 값을 만들어야 한다.
- toInt(), toByte(), toLong()…
- 범위가 더 넓은 값에 대입(int -> long)을 해도 자동 변환되지 않는다.

🙋‍♀️ 코틀린의 특별한 타입

➡️ Any, Any?: 최상위 타입

자바에서의 최상위 타입은 Object이다.(원시타입 제외)
코틀린에서는 Any가 모든 널이 될 수 없는 타입의 조상 타입이다.(원시타입 포함)
- 널을 포함하는 모든 값을 대입할 수 있는 변수를 선언하기 위해서는 Any? 타입을 사용해야 한다.
자바에서의 Object 타입은 코틀린에서 Any!(널의 여부를 알 수 없으므로 플랫폼 타입)으로 취급된다.
- Object에 있는 메서드를 Any에서 사용하기 위해서는 Object로 캐스트해야 한다.

➡️ Unit 타입: 코틀린에서의 void

자바 void = 코틀린 Unit

void와는 다른 Unit의 특징
- 모든 기능을 갖는 일반적인 타입이다.
  - Unit 타입에 Unit이라는 단 하나의 값이 존재한다.
- Unit을 타입 인자로 쓸 수 있다.
```
interface Processor<T> {
  fun process(): T
}

class NoResultProcessor: Processor<Unit> { // Unit을 반환하지만 타입을 지정할 필요 없다.
  override fun process(){
    //여기서 return을 명시할 필요 없다.
  }
}
```
- 제네릭 파라미터를 반환하는 함수를 오버라이드할 경우, 반환 타입으로 Unit을 쓰기 유용하다.
- 컴파일러가 묵시적으로 return Unit을 넣어주기 때문에 return을 명시하지 않아도 된다.

➡️ Nothing 타입: 이 함수는 결코 정상적으로 끝나지 않는다.

특정 반환 값이 없고, 정상적으로 끝나지 않을 때 Nothing 타입을 반환한다.

fun fail(message: String): Nothing{ // 예외를 던져 함수가 정상적으로 끝나지 않는다.
  throw IllegalStateException(message)
}

>>>fail("Error occurred")
java.lang.IllegalStateException: Error occurred

아무 값도 포함하고 있지 않아, 함수의 반환 타입이나 반환 타입으로 쓰일 타입 파라미터로만 쓸 수 있다.
엘비스 연산자의 우항에 사용해서 전제 조건을 검사할 수 있다.
```
val address = company.address ?: fail("No address")
println(address.city)
```

🙇‍♀️ 부족한 부분이 있다면 말씀해주세요! 감사합니다!

📃참고

‘Kotlin in action’: 6장(코틀린 타입 시스템)

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