🛡️ Java 방어적 복사(Defensive Copy)

오늘의 이야기

객체의 불변성(immutability)을 유지하면서 안전하게 데이터를 관리하는 방법에 대해 다시 한번 상기시키는 마음으로, 방어적 복사(Defensive Copy)라는 개념을 다시금 정리해볼 필요성을 느꼈습니다. 원본 객체의 불필요한 변경을 방지하고, 예기치 않은 사이드 이펙트(Side Effect)를 줄이기 위해 방어적 복사를 어떻게 활용할 수 있는지 살펴보겠습니다.

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방어적 복사란? 🤔

방어적 복사(Defensive Copy)란 객체의 원본과의 참조를 끊고 새로운 복사본을 생성하여 사용하는 방법을 의미합니다. 이를 통해 외부에서 원본 객체를 수정할 수 없도록 보호하여, 프로그램의 안정성을 높일 수 있습니다.

방어적 복사가 필요한 시점

1. 생성자(Constructor)에서 외부 객체를 내부 필드에 저장할 때
   • 외부에서 전달된 객체를 직접 저장하면, 원본 객체가 변경될 경우 내부 데이터도 변경될 수 있습니다.
2. Getter 메서드에서 내부 객체를 반환할 때
   • 내부 필드의 가변 객체를 그대로 반환하면, 외부에서 해당 객체를 수정할 수 있습니다.

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방어적 복사 적용 방법 🛠️

1️⃣ 생성자에서의 방어적 복사

외부에서 전달받은 가변 객체를 그대로 저장하면 보안 취약점이 발생할 수 있습니다. 따라서, 복사본을 만들어 저장하는 것이 중요합니다.

✅ 잘못된 예제 (원본 객체가 변경될 위험이 있음)

import java.util.List;

public class Lotto {
    private final List<Integer> numbers;

    public Lotto(List<Integer> numbers) {
        this.numbers = numbers; // 위험: 원본 리스트를 그대로 참조함
    }
}

numbers 리스트가 외부에서 변경되면, Lotto 객체의 내부 데이터도 변할 수 있습니다.

✅ 올바른 예제 (방어적 복사 적용)

import java.util.List;
import java.util.ArrayList;

public class Lotto {
    private final List<Integer> numbers;

    public Lotto(List<Integer> numbers) {
        this.numbers = new ArrayList<>(numbers); // 방어적 복사 적용
    }
}

새로운 ArrayList 객체를 생성하여 원본 데이터를 복사함으로써, 외부의 변경이 내부 데이터에 영향을 미치지 않도록 합니다.

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2️⃣ Getter 메서드에서의 방어적 복사

내부 데이터를 그대로 반환하면 외부에서 수정할 수 있기 때문에, 복사본을 반환하는 것이 안전합니다.

✅ 잘못된 예제 (내부 데이터를 직접 노출)

public List<Integer> getNumbers() {
    return numbers; // 위험: 외부에서 numbers 리스트를 수정할 수 있음
}

✅ 올바른 예제 (방어적 복사 적용)

import java.util.Collections;

public List<Integer> getNumbers() {
    return Collections.unmodifiableList(numbers); // 불변 리스트 반환
}

Collections.unmodifiableList()를 사용하여 읽기 전용 리스트를 반환하면, 외부에서 리스트를 수정하려고 하면 UnsupportedOperationException이 발생합니다.

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3️⃣ 깊은 복사(Deep Copy) 적용 🔄

기본적인 방어적 복사는 얕은 복사(Shallow Copy)로 수행되므로, 리스트 내부의 요소가 가변 객체일 경우 요소 자체는 복사되지 않습니다. 이 경우 깊은 복사(Deep Copy)를 적용해야 합니다.

✅ 예제: 깊은 복사 적용

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Lotto {
    private final List<LottoNumber> numbers;

    public Lotto(List<LottoNumber> numbers) {
        this.numbers = new ArrayList<>();
        for (LottoNumber number : numbers) {
            this.numbers.add(new LottoNumber(number)); // 깊은 복사 적용
        }
    }

    public List<LottoNumber> getNumbers() {
        List<LottoNumber> copy = new ArrayList<>();
        for (LottoNumber number : numbers) {
            copy.add(new LottoNumber(number));
        }
        return Collections.unmodifiableList(copy);
    }
}

리스트의 요소가 가변 객체라면, 개별 요소도 복사하여 새로운 객체를 생성해야 합니다.

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✅ 방어적 복사의 장점

✔️ 불변성(Immutable) 보장: 원본 객체가 변경되지 않도록 보호할 수 있습니다.
✔️ 사이드 이펙트(Side Effect) 방지: 외부에서 내부 상태를 변경할 수 없으므로, 예기치 않은 버그를 줄일 수 있습니다.
✔️ 멀티스레드 환경에서 안전: 객체가 변경되지 않으므로, 동기화 문제를 방지할 수 있습니다.

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⚠️ 방어적 복사의 주의점

1. 성능 오버헤드

   • 객체를 복사하는 연산이 추가되므로, 대량의 데이터를 다룰 경우 성능 저하가 발생할 수 있습니다.
   • 특히, 깊은 복사는 처리 비용이 더 클 수 있으므로 상황에 맞게 적용해야 합니다.

2. 가독성 고려

   • 불필요한 방어적 복사는 코드 복잡도를 높일 수 있으므로, 반드시 필요한 경우에만 적용하는 것이 좋습니다.

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🚀 마치며

방어적 복사는 불변성(immutability)을 유지하고, 객체의 무결성을 보장하는 중요한 기법입니다. 특히, 가변 객체를 다룰 때 방어적 복사를 적절히 활용하면 예기치 않은 버그를 방지하고, 안정적인 코드를 작성할 수 있습니다.

여러분의 코드에서도 방어적 복사를 적용해 보세요! 🏆

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