[이펙티브 자바] 아이템 1 - 생성자 대신 정적 팩터리 메서드를 고려하라

Java에서 클래스의 인스턴스를 생성하는 방법은 크게 2가지가 있다.

(1) public 생성자를 사용하는 방법과

(2) 정적 팩터리 메서드를 사용하는 방법

public 생성자를 사용한 인스턴스 생성

특징

• 직접적인 객체 생성: new 연산자를 사용해서 클래스의 인스턴스를 직접 생성
• 생성자를 호출할 때마다 새로운 객체가 생성된다.
• 동일한 매개변수로 생성자를 호출하더라도 항상 새로운 인스턴스가 반환된다.

장점

• 장점은 일단 직관적이고 간단하다. 가장 일반적이고 이해하기 쉬움

단점

• 객체 재사용 불가: 생성자를 호출할 때마다 새로운 객체를 생성하므로, 동일한 객체가 반복적으로 생성될 수 있습니다. 이로 인해 메모리와 성능의 안 좋을 수 있다.
• 이름을 가질 수 없음: 기본 public 생성자는 항상 클래스와 동일한 이름을 가져야 하는 규칙이 있다. 이는 생성 과정, 즉 생성자의 목적을 구체적으로 설명할 수 없게 된다.
• 복잡한 객체 생성: 생성자만을 사용해서 객체를 생성하면, 매개변수 수가 많아질수록 이해하기 어려운 코드가 될 가능성이 있음

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정적 팩터리 메서드를 사용한 인스턴스 생성

정적 팩터리 메서드란?

클래스의 ‘static’ 메서드로 정의되며, 객체를 생성하고 반환하는 역할을 한다. ‘new’ 키워드를 직접적으로 사용하지 않고, 메서드를 호출하여 객체를 생성한다.

아래 코드는 책에서 소개한 정적 팩터리 메서드의 예시

public static Boolean valueOf(boolean b) { 
    return b ? Boolean.TRUE : Boolean.FALSE;
}

• boolean 기본 타입을 객체로 감싸기 위해 사용되는 래퍼 클래스 Boolean로 변환하는 valueOf 메서드이다. boolean 기본 타입의 값을 받아, 이에 대응되는 Boolean 객체를 반환한다.
• 예를 들어, boolean 값을 메서드에 전달하면, 해당 값에 맞는 Boolean 객체(Boolean.TRUE 또는 Boolean.FALSE)를 반환한다.
• valueOf 메서드는 new Boolean(b)와 같은 방식으로 매번 새로운 객체를 생성하지 않고, 이미 존재하는 Boolean.TRUE 또는 Boolean.FALSE 객체를 반환합니다. 이렇게 하면 메모리 사용을 절약할 수 있고, 성능도 향상된다.
• Boolean.TRUE와 Boolean.FALSE는 Boolean 클래스에서 미리 정의된 상수이므로, 필요할 때마다 새로운 객체를 생성하지 않고, 기존 객체를 재사용할 수 있다.

특징

• 객체 재사용 가능: 정적 팩터리 메서드는 기존에 생성된 객체를 재사용할 수 있다. 이를 통해 메모리 사용을 최적화할 수 있음
• 반환 타입의 유연함: 정적 팩터리 메서드는 반환 타입을 유연하게 지정할 수 있다.
• 인터페이스 타입을 반환하면서 실제로는 구현체의 다양한 클래스 중 하나를 반환할 수 있다.

장점

1. 이름을 가질 수 있다.

정적 팩터리 메서드는 의미 있는 이름을 가질 수 있다. 이는 메서드의 기능이나 반환하는 객체의 특성을 명확히 설명할 수 있다.

LocalDate today = LocalDate.now();
System.out.println(today);  // 출력 예: 2024-09-01 (오늘 날짜)

LocalDate today = new LocalDate(2024, 9, 1)
System.out.println(today);  // 출력 예: 2024-09-01

• 메서드 이름 now는 메서드가 반환하는 객체가 “현재 날짜”임을 명확하게 전달한다. 이 이름을 통해 현재 날자를 얻는 용도로 사용된다는 것을 쉽게 이해할 수 있게 됨
• 기본 new 생정자를 이용한 방법은 직접 날짜 값을 지정하여 인스턴스를 생성하기 때문에, 생성된 날자가 현재인지 과거인지 알 수 없다.
• 즉, 기본 new 생성자 이름 만으로는 생성된 날짜의 의미를 정확히 알 수 없음

2. 호출될 때마다 인스턴스를 새로 생성하지는 않아도 된다.

List<String> emptyList1 = Collections.emptyList();
List<String> emptyList2 = Collections.emptyList();

• emptyList() 메서드는 비어 있는 리스트를 반환하는데, 이 메서드는 항상 동일한 빈 리스트 객체를 반환한다. 즉, emptyList1과 emptyList2는 같은 객체를 참조하게 된다. 이를 통해 불필요한 객체 생성을 방지할 수 있음
• 불변 클래스(immutable class)는 인스턴스를 캐싱하여 재활용하는 식으로 불필요한 객체 생성을 피할 수 있다.

3. 반환 타입의 하위 타입 객체를 반환할 수 있는 능력이 있다.

정적 팩터리 메서드는 반환 타입의 하위 타입 객체를 반환할 수 있는 유연성을 제공한다.

이는 메서드의 구현 세부 사항을 숨기고, 클라이언트 코드가 의존해야 하는 인터페이스나 추상 클래스의 타입을 유지하면서도 다양한 하위 타입을 반환할 수 있게 해줌

4. 입력 매개변수에 따라 매번 다른 클래스의 객체를 반환할 수 있다.

정적 팩터리 메서드는 입력 매개변수에 따라 다양한 클래스의 객체를 반환할 수 있다. 이는 생성 로직을 다양화하고, 클라이언트 코드가 객체의 구체적인 클래스에 의존하지 않게 해줌

// 패턴에 따라 다양한 포맷터를 생성
DateTimeFormatter f1 = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd");
DateTimeFormatter f2 = DateTimeFormatter.ofPattern("dd/MM/yyyy HH:mm:ss");
 DateTimeFormatter f3 = DateTimeFormatter.ofPattern("E, MMM d yyyy");

// 날짜와 시간 포맷 적용
LocalDateTime now = LocalDateTime.now();

System.out.println("Formatter 1: " + now.format(f1));  // 출력 예: 2024-09-01
System.out.println("Formatter 2: " + now.format(f2));  // 출력 예: 01/09/2024 15:30:00
System.out.println("Formatter 3: " + now.format(f3));  // 출력 예: Sun, Sep 1 2024

• DateTimeFormatter.ofPattern(String pattern) 메서드는 제공된 문자열 패턴에 따라 DateTimeFormatter 객체를 생성한다.
• 각 패턴은 날짜와 시간을 포맷하는 방식이 다르기 때문에, 입력된 패턴에 따라 서로 다른 DateTimeFormatter 객체가 반환된다.
• 다양한 포맷 제공: 사용자가 제공하는 패턴 문자열에 따라 다양한 형식의 DateTimeFormatter 객체를 생성할 수 있다. 예를 들어, "yyyy-MM-dd"는 날짜를 년-월-일 형식으로 포맷하고, "dd/MM/yyyy HH:mm:ss"는 날짜와 시간을 일/월/년 시:분:초 형식으로 포맷한다.
• 클라이언트 코드의 유연성: 클라이언트 코드는 ofPattern 메서드를 호출하여 원하는 포맷의 DateTimeFormatter를 생성할 수 있으며, 다양한 날짜와 시간 형식을 처리할 수 있다. 메서드는 입력 패턴에 따라 적절한 포맷터 객체를 반환하므로, 날짜와 시간의 형식을 유연하게 조정할 수 있음
• 이는 정적 팩터리 메서드가 객체 생성을 얼마나 유연하게 처리할 수 있는지 보여준다!

5. 정적 팩터리 메서드를 작성하는 시점에는 반환할 객체의 클래스가 존재하지 않아도 된다.

이 장점은 정적 팩터리 메서드의 유연성을 활용하여 서비스 제공자 프레임워크를 구현하는 방법을 설명하고 있다.

• JDBC (Java Database Connectivity)는 이러한 서비스 제공자 프레임워크의 대표적인 예시로, 다양한 데이터베이스 드라이버를 동적으로 로드하고 연결을 관리하는 방식으로 이를 보여줌
• 클라이언트는 DriverManager.getConnection 메서드를 통해 데이터베이스 연결을 요청하며, 실제로는 다양한 드라이버 구현체 중에서 적절한 드라이버가 런타임에 동적으로 선택된다.
• 이 접근 방식은 컴파일 시점에 구체적인 클래스가 존재하지 않아도, 런타임에 필요한 객체를 유연하게 생성하고 제공할 수 있게 해준다.

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단점

1. 하위 클래스를 만들 수 없다.

정적 팩터리 메서드는 클래스의 인스턴스를 생성하는 방법을 캡슐화할 수 있지만, 해당 메서드가 제공하는 객체가 구체적인 구현을 통해 반환되는 경우, 상속을 통해 하위 클래스를 만들기 어렵다. 생성자를 사용하면 하위 클래스를 쉽게 만들 수 있지만, 정적 팩터리 메서드만 사용하면 하위 클래스의 인스턴스를 반환할 수 없다.

// ArrayList의 정적 팩터리 메서드를 사용해 List 생성
List<String> list = ArrayList.of("A", "B", "C");

• ArrayList.of(...)는 정적 팩터리 메서드를 사용하여 List 객체를 생성함
• 하지만 이 방법은 ArrayList의 인스턴스만을 반환하며, List 인터페이스를 구현하는 다른 하위 클래스를 반환할 수 없다.
• 상속을 통해 새로운 List 구현체를 만들고 싶다면, ArrayList의 생성자나 인터페이스를 직접 구현해야된다.

2. 프로그래머가 찾기 어렵다.

정적 팩터리 메서드는 생성자와 달리 클래스의 인스턴스를 생성하는 메서드가 어떤 역할을 하는지 코드베이스를 탐색해야 알 수 있다. 문서화가 부족하거나 명명 규칙이 불명확한 경우, 프로그래머가 적절한 정적 팩터리 메서드를 찾기 어려울 수 있다.

• 정적 팩터리 메서드 명명 방식

명칭	설명	예시
from	매개변수를 하나 받아 해당 타입의 인스턴스를 반환하는 형 변환 메서드	Date d = Date.from(instant);
of	여러 매개변수를 받아 적합한 타입의 인스턴스를 반환하는 집계 메서드	EnumSet<Rank> faceCards = EnumSet.of(JACK, QUEEN, KING);
valueOf	from과 of의 더 자세한 버전으로, 매개변수로부터 인스턴스를 생성하는 메서드	BigInteger prime = BigInteger.valueOf(Integer.MAX_VALUE);
instance	(매개변수를 받는다면) 매개변수로 명시한 인스턴스를 반환하지만, 같은 인스턴스임을 보장하지 않음	StackWalker luke = StackWalker.getInstance(options);
getInstance	instance와 같지만, 좀 더 일반적인 명칭. 매개변수로 명시한 인스턴스를 반환하며, 같은 인스턴스임을 보장하지 않음	StackWalker luke = StackWalker.getInstance(options);
create	instance 혹은 getInstance와 같지만, 매번 새로운 인스턴스를 생성해 반환함을 보장함	Object newArray = Array.newInstance(classObject, arrayLen);
newInstance	create와 같지만, 생성할 클래스의 이름을 명시적으로 사용하여 새 인스턴스를 생성함을 보장함	BufferedReader br = Files.newBufferedReader(path);
getType	생성할 클래스가 아닌 다른 클래스에서 팩토리 메서드를 정의할 때 사용하며, "Type"은 반환할 객체의 타입임을 나타냄	FileStore fs = Files.getFileStore(path);
newType	newInstance와 같지만, 생성할 클래스의 이름이 아닌 다른 클래스에서 정의될 때 사용하며, "Type"은 반환할 객체의 타입임을 나타냄	BufferedReader br = Files.newBufferedReader(path);
list	"Type"과 "newType"의 간결한 버전으로, 다른 클래스로부터 목록을 변환함	List<Complaint> litany = Collections.list(legacyLitany);