아이템 6. 불필요한 객체 생성을 피하라

• 똑같은 기능의 객체를 매번 생성하기보다는 객체 하나를 재사용하는 편이 나을 때가 많다.
• 특히 불변 객체는 언제든 재사용할 수 있다.

String 인스턴스에 대하여

String s=new String("bikini"); // 따라 하지 말 것!

• 위 문장은 실행될 때마다 String 인스턴스를 새로 만든다.
• new 키워드는 이전에 동일한 값이 사용되었는지 여부에 관계없이 항상 새 인스턴스를 생성하도록 한다.

String s="bikini";

• 이 코드는 새로운 인스턴스를 매번 만드는 대신 하나의 String 인스턴스를
  사용한다(String Constant Pool in Java 참고).
• 자바는 문자열을 직접 할당할 시 문자열 상수 풀 내부에 모든 값을 저장한다.
• 문자열 상수 풀은 힙 내에 있는 작은 캐시이다.

• 이 방식을 사용한다면 같은 가상 머신 안에서 이와 똑같은 문자열 리터럴을 사용하는 모든 코드가 같은 객체를 재사용함이 보장된다.

정적 팩터리를 제공하는 불변 클래스

• 정적 팩터리 메서드를 사용해 불필요한 객체 생성을 피할 수 있다.
• Boolean(String) 생성자 대신 Boolean.valueOf(String) 팩터리 메서드를 사용하는 것이 좋다.
• 위 생성자는 자바 9에서 사용 자제(deprecated) API로 지정되었다.
• 생성자는 호출할 때마다 새로운 객체를 만들지만, 팩터리 메서드는 전혀 그렇지 않다.
• 불변 객체가 아닌 가변 객체라 해도 사용 중에 변경되지 않을 것임을 안다면 재사용할 수 있다.

비싼 객체와 캐싱

• 생성 비용이 아주 비싼 객체도 더러 있다. 이런 '비싼 객체'가 반복해서 필요하다면 캐싱하여 재사용할 수 있다.

성능을 훨씬 더 끌어올릴 수 있다!

public class RomanNumerals {
    static boolean isRomanNumeral(String s) {
        return s.matches("^(?=.)M*(C[MD]|D?C{0,3})" +
                "(X[CL]|L?X{0,3})(I[XV]|V?I{0,3})");
    }
}

• 위 방식의 문제는 String.matches 메서드를 사용한다는 데 있다.
• String.matches는 정규표현식으로 문자열 형태를 확인하는 가장 쉬운 방법이지만, 성능이 중요한 상황에서 반복해 사용하기엔 적합하지 않다.
• 이 메서드가 만드는 정규표현식용 Pattern 인스턴스는, 한 번 쓰고 버려져서 곧바로 가비지 컬렉션 대상이 된다.
• Pattern은 입력받은 정규표현식에 해당하는 유한 상태 머신(finite state machine)을 만들기 때문에 인스턴스 생성 비용이 높다.

값비싼 객체를 재사용해 성능을 개선한다.

public class RomanNumerals {
    private static final Pattern ROMAN = Pattern.compile("^(?=.)M*(C[MD]|D?C{0,3})" +
            "(X[CL]|L?X{0,3})(I[XV]|V?I{0,3})");

    static boolean isRomanNumeral(String s) {
        return ROMAN.matcher(s).matches();
    }
}

• 성능을 개선하려면 필요한 정규표현식을 표현하는 (불변인) Pattern 인스턴스를 클래스 초기화(정적 초기화) 과정에서 직접 생성해 캐싱해두고, 나중에 이 인스턴스를 재사용한다.
• 추가로, 개선 전에서는 존재조차 몰랐던 Pattern 인스턴스를 static final 필드로 끄집어내고 이름을 지어주어 코드의 의미가 훨씬 잘 드러난다.
• 지연 초기화(lazy initialization)로 불필요한 초기화를 없앨 수는 있지만, 권하지는 않는다. 코드는 복잡하게 만들지만 성능은 크게 개선되지 않을 때가 많기 때문이다.

오토박싱(auto boxing)

• 오토박싱은 프로그래머가 기본 타입과 박싱된 기본 타입을 섞어 쓸 때 자동으로 상호 변환해주는 기술이다.
• 오토박싱은 기본 타입과 그에 대응하는 박싱된 기본 타입의 구분을 흐려주지만, 완전히 없애주는 것은 아니다.
• 의미상으로는 별다를 것 없지만 성능에서는 그렇지 않다.

public class Sum {
    private static long sum() {
        Long sum = 0L;
        for (long i = 0; i <= Integer.MAX_VALUE; i++) {
            sum += i;
        }
        return sum;
    }
}

• sum 변수를 long이 아닌 Long으로 선언해서 불필요한 Long 인스턴스가 약 231개나 만들어진다(long 타입인 i가 Long 타입인 sum에 더해질 때마다).
• 박싱된 기본 타입보다는 기본 타입을 사용하고, 의도치 않은 오토박싱이 숨어들지 않도록 주의하자.
• "객체 생성은 비싸니 피해야 한다"로 오해하지 말자. 프로그램의 명확성, 간결성, 기능을 위해서 객체를 추가로 생성하는 것은 일반적으로 좋은 일이다.

아주 무거운 객체가 아닌 다음에야 단순히 객체 생성을 피하고자 객체 풀(pool)을 만들지는 말자.

• 객체 풀을 만드는 게 나은 예가 있긴 하다.
• 데이터베이스 연결 같은 경우 생성 비용이 워낙 비싸니 재사용하는 편이 낫다.
• 하지만 일반적으로는 자체 객체 풀은 코드를 헷갈리게 만들고 메모리 사용량을 늘리고 성능을 떨어뜨린다.
• 요즘 JVM의 가비지 컬렉터는 상당히 잘 최적화 되어서 가벼운 객체용을 다룰 때는 직접 만든 객체 풀보다 훨씬 빠르다.

추가 정리

• "기존 객체를 재사용해야 한다면 새로운 객체를 만들지 말자."
• "새로운 객체를 만들어야 한다면 기존 객체를 재사용하지 말자."
• 방어적 복사가 필요한 상황에서 객체를 재사용했을 때의 피해가, 필요 없는 객체를 반복 생성했을 때의 피해보다 훨씬 크다.
• 방어적 복사에 실패하면 언제 터져 나올지 모르는 버그와 보안 구멍으로 이어지지만, 불필요한 객체 생성은 코드 형태와 성능에만 영향을 준다.