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[Effective Java 3/E] 02. 객체 생성과 파괴

생성자 대신 정적 팩터리 메서드 고려

장점

  1. 이름을 가질 수 있다.

    • ex) BigInteger.probablePrime

  2. 호출될 때마다 인스턴스를 새로 생성하지 않아도 된다.

    • Boolean.valueOf(boolean) 메서드는 객체를 아예 생성하지 않음.

    • (생성 비용이 큰) 같은 객체가 자주 요청되는 상황이라면 성능을 상당히 끌어올려줌.

    • Flyweight pattern 이 이와 비슷한 기법임.

    • 인스턴스 통제(instance-controlled) 클래스

      • 클래스를 싱글턴(singleton) 또는 인스턴스화 불가(noninstantiable)로 만들 수 있음.

      • 불변 값 클래스에서 동치인 인스턴스가 단 하나뿐임을 보장 가능( a==b 일때만 a.equals(b) 성립)

      • 열거 타입은 인스턴스가 하나만 만들어짐을 보장

  3. 반환 타입의 하위 타입 객체를 반환할 수 있는 능력이 있다.

    • 반환할 객체의 클래스를 자유롭게 선택할 수 있게 하는 유연성 제공

    • 이 유연성을 응용하여 구현 클래스를 공개하지 않고 그 객체를 반환할 수 있어 API를 작게 유지 가능

    • java 8부터 가능(그 이전버전은 책 p10 참조)

    • java 8부터 인터페이스가 정적 메서드를 가실 수 없다는 제한이 풀림.

      • 정적 메서드를 구현하기 위해서는 별도의 package-private 클래스를 두어야 할 수 있음.

      • java8에서는 인터페이스에는 public 정적 멤버만 허용

      • java9에서는 private 정적 메서드까지 허락정적 필드와 정적 멤버 클래스는 여전히 public

  4. 입력 매개변수에 따라 매번 다른 클래스의 객체 반환 가능

    • 반환 타입의 하위 타입이기만 하면 어떤 클래스의 객체를 반환하든 상관 없음.

    • OpenJDK 에서는 원소의 수에 따라 두가지 하위 클래스 중 하나의 인스턴스 반환 (EnumSet 클래스)

      • 원소가 64개 이하: long 변수 하나로 관리하는 RegularEnumSet 의 인스턴스 반환

      • 원소가 65개 이상: long 배열로 관리하는 JumboEnumSet 의 인스턴스 반환

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

    • 프레임워크를 만드는 근간이 됨. (jdbc(Java Database Connectivity)가 대표적)

    • 서비스 제공자 프레임워크에서의 제공자(provider)는 서비스의 구현체임.

    • 이 구현체들을 클라이언트에 제공하는 역할을 프레임워크가 통제하여 클라이언트를 구현체로부터 분리해줌.

    • 서비스 제공자 프레임워크의 3가지 핵심 컴포넌트

      • 서비스 인터페이스(service interface): 구현체의 동작 정의

      • 제공자 등록 API(provider registration API): 제공자가 구현체 등록할떄 사용

      • 서비스 접근 API(service access API): 클라이언트가 서비스의 인스턴스를 얻을떄 사용


단점

  1. 상속을 하려면 public 이나 protected 생성자가 필요하니 정적 팩터리 메서드만 제공하면 하위 클래스를 만들 수 없다.

  2. 정적 팩터리 메서드는 프로그래머가 찾기 어렵다.

    • 정적 팩터리 메서드에 흔히 사용하는 명명 방식

      키워드 설명 예
      from 매개변수를 하나 받아서 해당 타입의 인스턴스를 반환하는 형변환 메서드 Date d = Date.from(instant);
      of 여러 매개변수를 받아 적합한 타입의 인스턴스를 반환하는 집계 메서드 Set faceCards = EnumSet.of(JACK, Q!UEEN, KING);
      valueOf from 과 of 의 더 자세한 버전 BigInteger prime = BigInteger.valueOf(Integer.MAX_VALUE);
      instance 혹은
      getInstance      		 (매개변수를 받는다면) 매개변수로 명시한 인스턴스를 반환하지만, 같은 인스턴스임을 보장하지 않음. StackWalker luke = StackWalker.getInstance(options);
      create 혹은
      newInstance      		 instance 혹은 getInstance와 같지만, 매번 새로운 인스턴스를 생성해 반환함을 보장 Object newArray = Array.newInstance(classObject, arrayLen);
      getType getInstance 와 같으나 생성할 클래스가 아닌 다른 클래스에 팩터리 메서드를 정의할떄 쓰임. "Type"은 팩터리 메서드가 반환할 객체의 타입임 FileStore fs = Files.getFileStore(path)
      newType newInstance 와 같으나 생성할 클래스가 아닌 다른 클래스에 팩터리 메서드를 정의할떄 쓰임. "Type"은 팩터리 메서드가 반환할 객체의 타입임 BufferedReader br = Files.newBufferedReader(path);
      type getType 과 newType 의 간결한 버전 List litany = Collections.list(legacyLitany);


생성자에 매개변수가 많다면 빌더를 고려하라

생성자 생성 방법

  • 점층적 생성자 패턴(telescoping constructor pattern): 멤버 변수 할당 수 만큼 생성자 생성

  • 자바 빈즈 패턴(JavaBeans pattern): 매개변수가 없는 생성자로 객체 생성 후 setter 로 값 세팅

  • 빌더 패턴(Builder pattern): 강추!!!! (매개변수가 4개 이상이 되어야 값어치 함)

빌더패턴 클래스 생성 예

public class Temp {
  private final String id;
  private final String phone;
  private final String name;
  private final String address;
  private final int age;
  
  public static class Builder {
    // 필수 매개변수
    private final String id;
    private final String phone;
    
    // 선택 매개변수
    private final String name = "";;
    private final String address = "";
    private final age = 0;
    
    public Builder(String id, String phone) {
      this.id = id;
      this.phone = phone;
    }
    
    public Builder name(String val) { name = val; return this;}
    public Builder address(String val) { address = val; return this; }
    public Builder age(int val) { age = val; return this; }	
    
    public Temp build() {
      return new Temp(this);
    }
  }
  
  private Temp(Builder builder) {
    id = builder.id;
    phone = builder.phone;
    name = builder.name;
    address = builder.address;
    age = builder.age;
  }
}

빌더패턴 클래스 사용 예

Temp temp = new Temp.Builder("1", "01012345678").name("tester").address("seoul").age(30).build();

빌더패턴 확장

  • 빌더패턴은 계층적으로 설계된 클래스와 함꼐 쓰기 좋음.

// 뼈대가 되는 부모 클래스
public abstract class Pizza {
    public enum Topping { HAM, MUSHROOM, ONION, PEPPER, SAUSAGE }
    final Set<Topping> toppings;

    abstract static class Builder<T extends Builder<T>> {
        EnumSet<Topping> toppings = EnumSet.noneOf(Topping.class);
        public T addTopping(Topping topping) {
            toppings.add(Objects.requireNonNull(topping));
            return self();
        }

        abstract Pizza build();

        // 하위 클래스는 이 매서드를 재정의(overriding) 하여 "this"를 반환하도록 함.
        // self 타입이 없는 자바를 위한 '시뮬레이트한 셀프 타입(simulated self-type)' 관용구라 함
        protected abstract T self();
    }

    Pizza(Builder<?> builder) { toppings = builder.toppings.clone(); }
}


// 계층적 빌더 사용
public class NYPizza extends Pizza {
    public enum Size {SMALL, MEDIUM, LARGE }
    private final Size size;

    public static class Builder extends Pizza.Builder<Builder> {
        private final Size size;

        public Builder(Size size) { this.size = Objects.requireNonNull(size); }

        @Override
        public NYPizza build() { return new NYPizza(this); }

        @Override
        protected Builder self() { return this; }
    }
    
    private NYPizza(Builder builder) {
        super(builder);
        size = builder.size;
    }
}

public class Calzone extends Pizza {
    private final boolean sauceInside;
    
    public static class Builder extends Pizza.Builder<Builder> {
        private boolean sauceInside = false;  // 기본값
        
        public Builder sauceInside() {
            sauceInside = true;
            return this;
        }
        
        @Override
        public Calzone build() { return new Calzone(this); }
        
        @Override
        protected Builder self() { return this; }
    }
    
    private Calzone(Builder builder) {
        super(builder);
        sauceInside = builder.sauceInside;
    }
}


# 사용 예
NYPizza pizza = new NYPizza.Builder(SMALL).addTopping(SAUSAGE).addTopping(ONION).build();
Calzone calzone = new Calzone.Builder().addTopping(HAM).sauceInside().build();


private 생성자나 열거 타입으로 싱글턴임을 보증하라

  • 싱글턴(singleton): 인스턴스를 오직 하나만 생성할 수 있는 클래스

싱글턴 생성 예

// 생성 예 1) public static final 필드 방식의 싱글턴
public class Temp {
  public static final Temp INSTANCE = new Temp();
  
  // public 이나 protected 생성자가 없으므로 
  // 초기화될 때 만들어진 인스턴스가 전체 시스템에서 하나뿐임을 보장
  private Temp() { ... }
  
  public void test() { ... }
}

// 생성 예 2) 정적 팩터리 방식의 싱글턴
public class Temp {
  private static final Temp INSTANCE = new Temp();
  private Temp() { ... }
  
  public static Temp getInstance() { return INSTANCE; }
  
  public void test() { ... }
}

싱글턴 생성 확장

  • 모든 인스턴스 필드를 일시적(transient)이라고 선언하고 readResolve 메서드 제공해야 함.

  • 이렇게 하지 않으면 직렬화된 인스턴스를 역직렬화할 때마다 새로운 인스턴스가 생성됨.

  • 위 생성 예에서라면 가짜 Temp 가 생성됨.

public class Temp {
  private static final Temp INSTANCE = new Temp();
  private Temp() { ... }
  
  public static Temp getInstance() { return INSTANCE; }
  
  public void test() { ... }
  
  // 싱글턴임을 보장해주는 readResolve 메서드
  private Object readResolve() {
    // '진짜' Temp를 반환하고, 가짜 Temp는 가바지 컬렉터에 맡김
    return INSTANCE;
  }
}

싱글턴 생성 열거타입

  • 대부분 상황에서는 원소가 하나뿐인 열거 타입이 싱글턴을 만드는 가장 좋은 방법임.

  • 단, 만들려는 싱글턴이 Enum 외의 클래스를 상속해야 한다면 사용할 수 없음.

public enum Temp {
  INSTANCE;
  
  public void temp() { ... }
}


인스턴스화를 막으려거든 private 생성자를 사용하라

  • 정적 메서드와 정적 필드만을 담은 클래스를 만들때 사용

  • java.lang.Math 와 java.util.Arrays 등.

  • 이 방식은 상속을 불가능하게 하는 효과도 있음.

public class UtilityClass {
  // 기본 생성자가 만들어지는 것을 막음(인스턴스화 방지)
  private UtilityClass() { 
    // 꼭 AssertionError 를 던질 필요는 없지만 실수로라도 클래스 안해서 생성자 호출 방지
    throw new AssertionError(); 
  }
  
  ...
}


자원을 직접 명시하지 말고 의존 객체 주입을 사용하라

  • 사용하는 자원에 따라 동작이 달라지는 클래스에는 정적 유틸리티 클래스나 싱글턴 방식이 적합하지 않음.

public class SpellChecker {
  private final Lexicon dictionary;
  
  public SpellChecker(Lexicon dictionary) {
    this.dictionary = Objects.requireNonNull(dictionary);
  }
  
  public boolean isValid(String word) { ... }
  public List<String> suggestions(String typo) { ... }
}


불필요한 객체 생성을 피하라

  • String s = new String("temp"); 보단 String s = "temp";

  • Boolean(String) 생성자 대신 Boolean.valueOf(String)

  • 자주 사용되는 정규식은 메서드로!

// 문자열이 유효한 로마 숫자인지 확인

// 이거보단
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})$");
}

// 이거로!  // 책에선 6.5배 정도 빨라졌다고 합니다!
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();
  }
}

  • 불필요한 객체를 만들떄는 오토박싱(auto boxing) 도 있음.

  • Boxing 된 타입 보다는 기본 타입을 사용하고, 의도치 않은 오토박싱이 숨어들지 않도록 주의!

private static long sum() {
  Long sum = 0L;  // 책에서는 6.3 초 return 까지 걸린다고 함.
  // long sum = 0L; // 이렇게 sum 변수를 Long  에서 long 으로 변경하는 것만으로도 0.59초로 단축됨.
  for(loing i=0; i<=Integer.MAX_VALUE; i++) {
    sum += i;
  }
  
  return sum;
}


다 쓴 객체 참조를 해제하라

  • 다 쓴 참조(obsolete reference) 를 정리하지 않으면 가비지 컬렉터가 회수하지 않음. -> 메모리 누수 발생

  • 참조를 담은 변수를 유효 범위 밖으로 밀어내는게 다 쓴 참조 해제에 좋음.

  • 다 쓴 객체 참조를 null 처리하는 일은 예외적인 경우여야 함. (모든 객체를 다 쓰자마자 null 처리 X)

  • 리스너(.listener) 혹은 콜백(callback) 도 메모리 누수의 주범이니 조심!


try-finally 보다는 try-with-resources 를 사용하라

  • 꼭 회수해야 하는 자원이 있을경우 try-with-resources 를 사용하자!

try-finally

  • 전통적으로 사용되었던 try-finally

static String firstLineOfFile(String path) throws IOException {
  BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(path));
  try {
    return br.readLine();
  } finally {
    br.close();
  }
}

  • 자원이 둘 이상일 경우 try-finally 의 지저분함

static void copy(String src, String dst) throws IOException {
  InputStream in = new FileInputStream(src);
  try {
    OutputStream out = new FileOutputStream(dst);
    try {
      byte[] buf = new byte[BUFFER_SIZE];
      int n;
      while( (n = in.read(buf) ) >= 0)
        out.write(buf, 0, n);
    } finally {
      out.close();
    }
  } finally {
    in.close();
  }
}

try-with-resources

  • java 7 부터 가능

  • 이 구조를 사용하려면 해당 자원이 AutoCloseable 인터페이스를 구현해야함.

  • 이미 수많은 라이브러리들이 구현되거나 확장해둠.

  • 자원이 하나일 경우

static String firstLineOfFile(String path) throws IOException {
  try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(path))) {
    return br.readLine();
  }
}

  • 자원이 둘 이상일 경우

static void copy(String src, String dst) throws IOException {
  try (
    InputStream in = new FileInputStream(src);
    OutputStream out = new FileOutputStream(dst)
  ) {
    byte[] buf = new byte[BUFFER_SIZE];
    int n;
    while( (n = in.read(buf) ) >= 0)
      out.write(buf, 0, n);
  }
}

  • try-with-resources 에 catch 절 추가

static String firstLineOfFile(String path, String defaultVal) {
  try ( BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(path))) {
    return br.readLine();
  } catch (IOException e) {
    return defaultVal;
  }
}