Effective JAVA Item 01

parrineau·2022년 5월 31일
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EffectiveJava

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1. 생성자 대신 정적 팩터리 메서드를 고려하라.

클라이언트가 클래스의 인스턴스를 얻는 전통적인 수단은 public 생성자입니다.
하지만, 정적 팩터리 메서드를 제공 할 수 있습니다. 이것은, 어려운것이 아닌 그 클래스의 인스턴스를 반환하는 단순한 Static Method 입니다.

대표적인 예시로, 기본 타입의 boolean의 boxed class인 Boolean에서 발췌한 간단한 예시가 있습니다.

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

그저 기본 타입의 boolean 값을 받아, 박싱 "클래스"인 Boolean 객체 인스턴스로 변환해 주는 예시입니다.

이렇게 정적 팩터리 메서드가 가져오는 장점은 다섯가지가 있습니다.


1. 이름을 가질 수 있다.

생성자 자체만으로는, 반환될 객체의 특성을 제대로 설명하지 못합니다.
마찬가지로 대표적인 예시로, BigInteger 클래스를 들겠습니다.

import java.math.BigInteger;
import java.util.Random;

public class BigIntegerTest {
    public static void main(String[] args) {
        BigInteger bi;

        int bitLength = 3;

        Random rnd = new Random();

        bi = BigInteger.probablePrime(bitLength, rnd); // 정적 팩터리 메서드 방식

        BigInteger bi2;
        int bitLength2 = 3;

        bi2 = new BigInteger(bitLength, 3, rnd);  // 기본 Public 생성자 방식

        System.out.println("bi = " + bi);
        System.out.println("Integer.toBinaryString(bi.byteValue()) = " + Integer.toBinaryString(bi.byteValue()));
        System.out.println("===================================");
        System.out.println("bi2 = " + bi2);
        System.out.println("Integer.toBinaryString(bi2.byteValue()) = " + Integer.toBinaryString(bi2.byteValue()));
    }
// 출력
bi = 5
Integer.toBinaryString(bi.byteValue()) = 101 //111(7)도 소수이으로 출력될 수 있음
===================================
bi2 = 5
Integer.toBinaryString(bi2.byteValue()) = 101 // 111(7)도 소수이므로 출력될 수 있음

Process finished with exit code 0

// java.math.BigInteger의 예시 생성자 코드 (bi)
    public static BigInteger probablePrime(int bitLength, Random rnd) {
        if (bitLength < 2)
            throw new ArithmeticException("bitLength < 2");

        return (bitLength < SMALL_PRIME_THRESHOLD ?
                smallPrime(bitLength, DEFAULT_PRIME_CERTAINTY, rnd) :
                largePrime(bitLength, DEFAULT_PRIME_CERTAINTY, rnd));
    }

bi 의 경우, 메서드의 이름을 가질 수 있으므로, 해당 메서드가 어떤 값을 반환하는지 유추할 수 있습니다.

// java.math.BigInteger의 예시 생성자 코드 (bi2)
   public BigInteger(int bitLength, int certainty, Random rnd) {
        BigInteger prime;

        if (bitLength < 2)
            throw new ArithmeticException("bitLength < 2");
        prime = (bitLength < SMALL_PRIME_THRESHOLD
                                ? smallPrime(bitLength, certainty, rnd)
                                : largePrime(bitLength, certainty, rnd));
        signum = 1;
        mag = prime.mag;
    }

반대로, bi2 같은 경우, 기본 생성자로 인스턴스를 반환받았기 때문에, 어떠한 인스턴스를 받았는지 유추하기 어렵습니다.


2. 호출될 때마다 인스턴스를 새로 생성하지 않아도 된다.

이 덕분에 불변 클래스(Effective Java. Item 17)는 인스턴스를 미리 만들어 놓거나, 새로 생성한 인스턴스를 캐싱하여 재활용 하는 식으로 불필요한 객체 생성을 피할 수 있다고 하는데... 아마 Item 17을 숙지 후 다시 되새겨봐야 할 점인 것 같습니다.

각설하고, 처음 든 예시의 Boolean.valueOf(boolean) 메서드는 객체를 아예 생성하지 않습니다. 따라서, 같은 객체가 자주 요청되는 상황이라면, 퍼포먼스에 상당한 도움이 될 수 있습니다.

반복되는 요청에 같은 객체를 반환하는 식으로, 정적 팩터리 방식의 클래스는 언제 어느 인스턴스를 살아 있게 할지를 철저히 통제할 수 있습니다. 이런 클래스를 인스턴스 통제(instance-controlled)클래스 라고 합니다.

"같은 객체가 자주 요청된다", 아마 싱글턴도 포함되지 않을까? 하여 책을 쭉 읽는데, 마침 싱글턴이 나와 매우 반가웠습니다. 싱글턴도 마찬가지로 새로운 인스턴스를 새로 생성하지 않는 방식이며, 이는 Item 3에서 다시 포스팅 하겠습니다.

또한, 인스턴스화 불가(Effective Java. Item 4)로 만들 수 있다고 합니다.

그리고, 불변 값 클래스에서 동치인 인스턴스가 단 하나뿐임을 보장할 수 있습니다.
(a == b일 때만 a.equlas(b)가 성립).
인스턴스 통제는 플라이웨이트 패턴의 근간이 되며, 열거 타입(Effective Java. Item 34)은 인스턴스가 하나만 만들어짐을 보장합니다.


3. 반환 타입의 하위 타입 객체를 반환할 수 있는 능력이 있다.

이것은, 반환활 객체의 클래스를 자유롭게 선택할 수 있게 하는 '엄청난 유연성'을 선물합니다.

예시를 들어보겠습니다.

// HighScore, MiddleScore, LowScore가 Grade를 상속 받음
package Item1;

public class Grade {
    private int grade;

    private Grade(int grade) {
        this.grade = grade;
    }

    public static Grade of(int grade) {
        if (grade > 90) {
            return new HighScore();
        } else if (grade > 70) {
            return new MiddleScore();
        } else {
            return new LowScore();
        }
    }
}

이렇게 부모 클래스에서 분기에 따라, 일반 생성자와 다르게 하위 타입 객체를 반환할 수 있습니다. 이는 정적 팩터리 메서드가 반환값을 가지고 있기 때문입니다.

! 정적 팩터리 메서드만 제공하면 하위 클래스를 만들 수 없습니다. (애초에 생성자를 private로 막아두기 때문)


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

3번에서 설명한 것 처럼, 반환 타입의 하위 타입이면 어떤 클래스의 객체를 반환하든 상관없습니다. 심지어...
또 다른 클래스의 객체를 반환해도 됩니다.(?!)

대표적인 예시로 EnumSet 클래스가 있습니다.

//java.util.EnumSet
    public static <E extends Enum<E>> EnumSet<E> noneOf(Class<E> elementType) {
        Enum<?>[] universe = getUniverse(elementType);
        if (universe == null)
            throw new ClassCastException(elementType + " not an enum");

        if (universe.length <= 64)
            return new RegularEnumSet<>(elementType, universe);
        else
            return new JumboEnumSet<>(elementType, universe);
    }

원소가 64개 이하면 RegularEnumSet 인스턴스를, 65개 이상이면 JumboEnumSet 인스턴스를 반환하는데. long 변수 하나로 관리하냐, long 배열로 관리하냐의 차이입니다.

//java.util.RegularEumSet
class RegularEnumSet<E extends Enum<E>> extends EnumSet<E> {
    private static final long serialVersionUID = 3411599620347842686L;
    /**
     * Bit vector representation of this set.  The 2^k bit indicates the
     * presence of universe[k] in this set.
     */
    private long elements = 0L; // 요소를 long 변수 하나로 관리
class JumboEnumSet<E extends Enum<E>> extends EnumSet<E> {
    private static final long serialVersionUID = 334349849919042784L;

    /**
     * Bit vector representation of this set.  The ith bit of the jth
     * element of this array represents the  presence of universe[64*j +i]
     * in this set.
     */
    private long elements[]; // 요소를 long 배열로 관리

중요한 점은, 클라이언트는 이 두 클래스의 존재를 모릅니다. 클라이언트는 팩터리가 건네주는 객체가 어느 클래스의 인스턴스인지 알 수도 없고, 하물며 알 필요도 없습니다. 단지 EumSet의 하위 클래스기만 하면 되기 때문입니다.
(그냥 사용에 지장이 없으면 되기 때문입니다.)
그리하여, 성능을 개선한 SuperUltraJumboEumSet 이라는 클래스도 나올 수 있고, 클라이언트는 그저 "사용만"하면 됩니다.


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

이런 장점은 Service Provider Framework를 만드는 근간이 됩니다.
대표적으로, JDBC가 있습니다. 여기서, Provider는 서비스의 구현체며, 이 구현체들을 클라이언트에 제공하는 역할을 프레임워크가 통제하기 때문에, 클라이언트를 구현체로부터 분리해줍니다.

서비스 제공자 프레임워크는 3개의 핵심 컴포넌트로 이루어지는데, 아래와 같습니다.

  1. Service Interface : 구현체의 동작을 정의
  2. Provider Registration API : 제공자가 구현체를 등록할 때 사용
  3. Service Access API : 클라이언트가 서비스의 인스턴스를 얻을 때 사용

클라이언트가 인스턴스를 얻기위해 Service Access API를 사용할 때, 원하는 구현체의 조건을 명시할 수 있습니다. 조건을 명시하지 않으면 기본 구현체를 반환하거나 지원하는 구현체들을 하나씩 돌아가며 반환합니다.

이 Service Access API가 바로 Service Provider Framework의 근간이라고 한 '유연한 정적 팩터리'의 실체입니다.


이제 단점을 알아볼 차례입니다.

1. 상속을 하려면 public이나 protected 생성자가 필요하니, 정적 팩터리 메서드만 사용하면 하위 클래스를 만들 수 없다.

어찌 보면 이 제약은 상속보다 컴포지션을 사용(Effective Java. Item 18)하도록 유도하고, 불변 타입(Effective Java. Item 17)으로 만드려면, 이 제약을 지켜야 한다는 점에서 오히려 장점으로 받아들일 수도 있다고 합니다.


2. 정적 팩터리 메서드는 프로그래머가 찾기 어렵다.

정적 팩터리 메서드는 일반 생성자처럼 API 명세에 명확히 없습니다. 그리하여, 사용자는 정적 팩터리 메서드 방식 클래스를 인스턴스화할 방법을 알아내야 합니다.


다음은 정적 팩터리 메서드에 흔히 사용하는 명명 방식입니다.

from : 매개변수를 하나 받아서 해당 인스턴스를 반환하는 형변환 메서드

Date d = Date.from(instant);

of : 여러 매개변수를 받아 적합한 타입의 인스턴스를 반환하는 집계 메서드

Set<Rank> faceCards = EnumSet.of(JACK, QUEEN, KING);

valueOf : from과 of의 더 자세한 버전

BigInteger prime = BigInteger.valueOf(Integer.MAX_VALUE);

instance 혹은 getInstance : (매개변수를 받는다면) 매개변수로 명시한 인스턴스를 반환하지만, 같은 인스턴스임을 보장하지는 않음

StackWalker luke = StackWalker.getInstance(options);

create 혹은 newInstance : instance 혹은 getInstance와 같지만, 매번 새로운 인스턴스를 생성해 반환

Object newArray = Array.newInstance(classObject, arrayLen);

getType : getInstance와 같으나, 생성할 클래스가 아닌 다른 클래스에 팩터리 메서드를 정의할 때 사용, "Type"는 팩터리 메서드가 반환할 객체의 타입

FileStore fs = Files.getFileStore(Path);

newType : newInstance와 같으나, 생성할 클래스가 아닌 다른 클래스에 팩터리 메서드를 정의할 때 사용 (마찬가지로 새로운 인스턴스를 생성해 반환)

BufferReader br = Files.newBufferReader(path);

type : getType과 newType의 간결한 버전

List<Complaint> litany = Collections.list(legacyLitany);

회고

인프런의 김영한 개발자님 강의를 들으면서, 정적 팩터리 메서드를 사용하는 경우가 있었는데, 포스팅을 쓰면서 정확히 왜 사용하는지, 의미가 무엇인지 등 가려운 부분을 해소하는 느낌이였다. 다른 Item 내용이 사용되어 이해가 안가는 부분이 다소 있었지만, 오히려 궁금증을 유발하여 더욱 더 알고싶다.

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방황하는 귀여운 개발자

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