[Effective Java] 아이템 55: 옵셔널 반환은 신중히 하라

Rupee·2022년 10월 14일

Java

이펙티브 자바

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메서드가 "특정 조건에서 값을 반환할 수 없을 때" 취할 수 있는 선택지는 다음과 같이 존재한다.

자바 8 이전

예외를 던진다.

반환 타입이 객체 참조라면, Null을 반환한다.

하지만 예외는 정말 예외인 상황에서만 사용해야 하며(아이템 69) 생성 시 스택 추적 전체를 갭처하므로 비용이 크다. 또한, null 반환은 별도의 null 처리 코드를 추가해야 한다는 단점도 존재한다.

▶️ 컬렉션에서 최댓값을 구하고, 비어있으면 예외를 던짐

public static <E extends Comparable<E>> E max(Collection<E> c) {
      if (c.isEmpty())
         throw new IllegalArgumentException("빈 컬렉션");

      E result = null;
      for (E e : c)
         if (result == null || e.compareTo(result) > 0)
             result = Objects.requireNonNull(e);
       return result;
}

자바 8 이후

자바 8 이후 도입된 옵셔널이란, 원소를 최대 1개 가질 수 있는 불변 컬렉션이다.

Optional<T> 에는 null 이 아닌 T타입 참조를 담거나, 혹은 아무것도 담지 않을 수 있는데, 이로 인해 옵셔널을 반환하는 메서드는 예외를 던지는 메서드보다 유연하고 사용하기 쉬우며 null을 반환하는 메서드보다 오류 가능성이 작아진다.

🔗 Optional 사용법

T를 반환해야 하지만, 특정 조건에서는 아무것도 반환하지 않아야 할때 Optional<T> 를 반환하도록 선언하면 된다.

위에서 예외를 던졌던 코드를 Optional을 사용해 변경해보자.

▶️ 컬렉션에서 최댓값을 구해 Optional로 반환

public static <E extends Comparable<E>> Optional<E> max(Collection<E> c) {
   if (c.isEmpty())
      return Optional.empty();  // 정적 팩터리 메소드

   E result = null;
   for (E e : c)
       if (result == null || e.compareTo(result) > 0)
             result = Objects.requireNonNull(e);
  return Optional.of(result);  // 정적 팩터리 메소드

Optional.empty() : 빈 옵셔널 반환
Optional.of(value) : 값이 든 옵셔널 반환. null 값이 들어가면 NullPointerException 을 던짐
Optional.ofNullable(value) : null 값도 허용하는 옵셔널

가장 중요한 점은,*Optional.of(value)에는 절대 null을 반환하지 말아야 한다는 것**이다. (옵셔널을 도입한 취지를 무시하는 행위)

▶️ 스트림 버전으로 변경

public static <E extends Comparable<E>> Optional<E> max(Collection<E> c) {
  return c.stream().max(Comparator.naturalOrder());

🔖 Optional 의 목적
옵셔널은 검사 예외와 취지가 비슷하다.(아이템 71)
즉, 비검사 예외를 던지거나 null을 반환하는 것과 달리 API 사용자에게 반환 값이 없을 수도 있음을 명확히 알려주는 것이다.

🔗 Optional 활용 예시

메서드가 옵셔널을 반환한다면, 클라이언트는 값을 받지 못했을 때 행동을 여러가지 선택할 수 있다.

1. orElse

기본값을 설정해둘 수 있다.

String lastWordInLexicon = max(words).orElse("단어 없음...");

2. orElseThrow

원하는 예외를 던질 수 있다.

Toy myToy = max(toys).orElseThrow(TemperTantrumException::new);

🔖 Supplier
인자는 없고 반환값만 있는 함수형 인터페이스
@FunctionalInterface
public interface Supplier<T> {
    T get();
}

3. get

항상 값이 채워져 있다고 가정할 수 있다.

Element lastNobleGas = max(Elements.NOBLE_GASES).get();

항상 값이 채워져 있다고 확신할때 곧바로 값을 꺼내 사용할 수 있다. 단, 값이 없다면 NoSuchElementException 을 발생시킬 것이다.

4. orElseGet

기본값을 설정하는 비용아 아주 커서 부담이 된다면, Supplier<T> 를 인수로 받는 orElseGet을 사용하면 된다. 값이 처음 필요할 때 Supplier<T> 를 사용해 생성하므로 초기 설정 비용을 낮출 수 있기 때문이다.

5. isPresent

안전 밸브 역할을 하는 메서드로, 적합한 메서드를 찾지 못했을때 사용하므로 앞서 언급한 메서드들로 대체 하면 더 짧고 명확하고 용법에 맞는 코드를 작성할 수 있다. 옵셔널이 채워져 있으면 True 를, 비어 있으면 false 를 반환한다.

▶️ isPresent 활용

Optional<ProcessHandle> parentProcess = ph.parent();
System.out.println("부모 PID: " + (parentProcess.isPresent() ?
  String.valueOf(parentProcess.get().pid()) : "N/A"));

▶️ 같은 기능을 Optional의 map를 이용해 개선한 코드

System.out.println("부모 PID: " +
            ph.parent().map(h -> String.valueOf(h.pid())).orElse("N/A"));

🔗 Stream과 Optional

스트림을 사용한다면, 옵셔널들을 Stream<Optional<T>> 로 받아서, 그 중 채워진 옵셔널들에서 값을 뽑아 Stream에 담아 처리하는 경우가 대다수이다.

streamOfOptionals
  .filter(Optional::isPresent)  // 옵셔널에 값이 있다면 
  .map(Optional::get)    // 값을 꺼내 스트림에 매핑

자바 9 이후

Optional을 Stream으로 변환해주는 어댑터인 stream() 메서드가 추가되었다. 옵셔널에 값이 있다면 그 값을 원소로 담은 스트림으로, 값이 없다면 빈 스트림으로 변환한다.

streamOfOptionals
  .flatMap(Optional::stream)

flatMap() : 스트림 원소 각각을 하나의 스트림으로 매핑한 다음, 그 스트림들을 다시 하나의 스트림으로 합치는 메소드

🔗 Optional 주의사항

1) 컬렉션, 스트림, 배열, 옵셔널 같은 컨테이너 타입을 옵셔널로 감싸면 안된다.

Optional<List<T>>  // X
List<T>      // O

2) 결과가 없을 수 있으며, 클라이언트가 이 상황을 특별하게 처리해야 하는 경우라면 Optional<T> 를 반환하자.(일종의 규칙)

3) 박싱된 기본 타입을 담은 옵셔널을 반환하지 말자.

즉, 기본 타입을 옵셔널로 감싼다면 전용 클래스들인 OptionalInt, OptionalLong, OptionalDouble을 사용하는 것이 좋다. (Boolean, Byte, Caracter, Short, Float은 예외)

4) 옵셔널을 키,값,원소나 배열의 원소로 사용하면 절대 안된다.

📚 핵심정리
값을 반환하지 못할 가능성이 있고, 호출할 때마다 반환값이 없을 가능성을 염두에 둬야 하는 메서드라면 옵셔널을 반환하자. 하지만 옵셔널 반환에는 성능 저하가 뒤따르니, 성능에 민감한 메서드라면 null을 반환하거나 예외를 던지는게 나을 수도 있다. 또한, 옵셔널을 반환값 이외에 용도로 쓰는 경우는 매우 드물다.