[Effective Java] 1.생성자 대신 정적 팩터리 메서드를 고려하라

예전에 읽다가 난이도가 높아서 미뤄두고 다른 공부했는데 눈으로만 읽으면 그냥 넘어가게 되는 부분이 있는 것 같아서 다시 읽고 아이템 별로 글을 작성하려한다.

완벽하게 익히려면 여러번 읽어야겠지만 이해가 닿는데까지 이해하고 일단 1회독을 목표로 하자.

 

클라이언트가 클래스의 인스턴스를 얻는 전통적인 수단은 public 생성자다.

생성자와 별도로 정적 팩터리 메서드를 제공할 수 있다고 한다.

이 방식은 장점과 단점이 모두 존재하는데, 장점/단점을 알아보면 왜 사용하는지 답이 나오겠다.

장점

1. 이름을 가질 수 있다. 

생성자에 넘기는 매개변수와 생성자 자체로는 반환될 객체의 특성을 제대로 설명하지 못한다.

예를들어 생성자인 BigInteger(int, int, Random)과 정적 팩터리 메서드인 BigInteger.probablePrime 중 '값이 소수인 BigInteger를 반환한다'는 의미를 더 잘 설명할 수 있는 것이 무엇인지 확인하면 된다.

또한 매개변수들의 순서를 다르게 한 생성자를 계속 추가하다 보면 API를 사용하는 입장에서 실수할 확률도 높아진다.

따라서 이러한 경우에 이름을 잘 지어서 정적 팩터리 메서드로 제공하면 되겠다.

 

2.호출될 때 마다 인스턴스를 새로 생성하지는 않아도 된다.

이 덕분에 불변 클래스(아이템 17)는 인스턴스를 미리 만들어 놓거나 새로 생성한 인스턴스를 캐싱하여 재활용하는 식으로 불필요한 객체 생성을 피할수 있다.

대표적인 예가 Boolean.valueof(boolean) 메서드인데 이미 만들어져 있는 객체를 재활용하기 때문에 불필요한 객체 생성을 막는다.

플라이웨이트 패턴도 이와 비슷한 기법이라 할 수 있다.

플라이웨이트 패턴 - 동일하거나 유사한 객체들 사이에 가능한 많은 데이터를 서로 공유하여 사용하도록 하여 메모리 사용량을 최소화하는 패턴

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

 

아래와 같이 정적 필드로 제공되는 객체를 그대로 사용할 수 있다.

public static final Boolean TRUE = new Boolean(true);

public static final Boolean FALSE = new Boolean(false);

 

반복되는 요청에 같은 객체를 반환하는 식으로 정적 팩터리 방식의 클래스는 언제 어느 인스턴스를 살아 있게 할지를 철저히 통제할 수 있다.

이런 클래스를 인스턴스 통제 클래스라 한다.

그렇다면 인스턴스를 통제한느 이유는 무엇일까?

인스턴스를 통제하면 클래스를 싱글턴으로 만들 수도, 인스턴스화 불가로 만들 수도 있다.

또한 불변 값 클래스(아이템 17)에서 동치인 인스턴스가 단 하나뿐 임을 보장할 수 있다.

인스턴스 통제는 플라이웨이트 패턴의 근간이 되며 열거 타입(아이템 34)은 인스턴스가 하나만 만들어짐을 보장한다.

 

3.반환 타입의 하위 타입 객체를 반환할 수 있는 능력이 있다.

이 능력은 반환할 객체의 클래스를 자유롭게 선택할 수 있게 하는 '엄청난 유연성'을 선물한다고 한다.

API를 만들 때 이 유연성을 응용하면 구현 클래스를 공개하지 않고도 그 객체를 반환할 수 있어 API를 작게 유지할 수 있다고 한다. 이게 인터페이스 기반 프레임워크를 만드는 핵심 기술이라고 한다.

현재 내 입장에서 생각해보면 Spring Framework에서 제공하는 기능에서 인터페이스부터 시작해서 구현체 확인해보려고 계속 까봤는데 직접적인 구현체를 확인할 수가 없었다. 이런식으로 만들어진게 아닐까 생각된다.

 

자바 8 전에는 인터페이스 정적 메서드를 선언할 수 없었다. 그렇기 때문에 이름이 "Type"인 인터페이스를 반환하는 정적 메서드가 필요하면 "Types"라는 (인스턴스화 불가인) 동반 클래스를 만들어 그 안에 정의하는 것이 관례였다.

자바 컬렉션 프레임워크는 핵심 인터페이스들에 수정 불가나 동기화 등의 기능을 덧붙인 총 45개의 유틸리티 구현체를 제공하는데, 이 구현체 대부분을 단 하나의 인스턴스화 불가 클래스인 java.util.Collections에서 정적 팩터리 메서드를 통해 얻도록 했다고 한다.

그리고 컬렉션 프레임워크에서 45개의 유틸리티 구현체를 제공하지만 공개하지 않기 때문에 API 외견을 훨씬 작게 만들 수 있었다고 한다.

- 인스턴스화 불가 클래스에서 받아오기 때문에 재사용성이 높아지나 보다.

Collections는 인스턴스화가 불가능 하도록 private 생성자로 선언되어 있다.

싱글턴에서 LazyHolder 기법을 사용해서 메모리 절약하는 것처럼 컬렉션 구현체들도 그런 방식으로 동작시켜서 메모리 절약을 시키나보다.

->클래스 만이 구현체가 아니다 유틸리티 구현체가 따로 있고 메서드도 구현체로 볼 수 있다.

ex)위에서 말한 수정 불가 기능은 unmodifiableList라는 메서드로 제공

 

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

반환 타입의 하위 타입이기만 하면 어떤 클래스의 객체를 반환하든 상관없다.

Enum 클래스는 public 생성자 없이 오직 정적 팩터리 메서드만 제공한다.

원소의 수에 따라 두 가지 하위 클래스 중 하나의 인스턴스를 반환하는데 원소가 64개 이하면 원소들을 long 변수 하나로 관리하는 RegularEnumSet 인스턴스를, 65개 이상이면 long 배열로 관리하는 JumboEnumSet의 인스턴스를 반환한다.

클라이언트는 두 클래스의 존재를 모르고 알 필요도 없다.

스프링에서 제공해주는 HTTPMessageConverter와 비슷한 느낌으로 생각이 든다.

 

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

이런 유연함은 서비스 제공자 프레임워크를 만드는 근간의 된다고 한다.

대표적인 서비스 제공자 프레임워크로는 JDBC가 있다. 제공자(provider)는 서비스의 구현체다.

서비스 제공자 프레임워크는 3개의 핵심 컴포넌트로 이뤄진다고 한다.

1.구현체의 동작을 정의하는 서비스 인터페이스

2.제공자가 구현체를 등록할 때 사용하는 제공자 등록 API

3.클라이언트가 서비스의 인스턴스를 얻을 때 사용하는 서비스 접근 API

클라이언트는 서비스 접근 API를 사용할 때 원하는 구현체의 조건을 명시할 수 있다.

이 서비스 접근 API가 바로 서비스 제공자 프레임워크의 근간일고 한 '유연한 정적 팩터리'의 실체라고 한다.

3개의 핵심 컴포넌트와 더불어 종종 서비스 제공자 인터페이스라는 네 번째 컴포넌트가 쓰이기도 한다.

이 컴포넌트는 서비스 인터페이스의 인스턴스를 생성하는 팩터리 객체를 설명해준다.

서비스 제공자 인터페이스가 없다면 각 구현체를 인스턴스로 만들 때 리플렉션을 사용해야 한다.

리플렉션은 구체적인 클래스 타입을 알지 못할 때 해당 클래스의 메서드, 타입, 변수들을 접근할 수 있게끔 해주는 것인데 팩터리 객체를 알지 못하니 리플렉션을 사용해야한다고 하는 것 같다.

JDBC에서는 Connection이 1번의 서비스 인터페이스 역할을 DriverManager.registerDriver가 2번의 제공자 등록 API 역할을 DriverManager.getConnection이 서비스 접근 API 역할을 Driver가 네 번째 컴포넌트인 서비스 제공자 인터페이스 역할을 수행한다.

서비스 제공자 프레임워크는 여러 변형이 있는데 DI 프레임워크도 서비스 제공자로 생각할 수 있다.

 

단점

1.상속을 하려면 public이나 protected 생성자가 필요하므로 정적 팩터리 메서드만 제공하면 하위 클래스를 만들 수 없다.

컬렉션 프레임워크의 유틸리티 구현 클래스들은 상속할 수 없다는 이야기이다.

이 부분은 상속보다 컴포지션을 사용하도록 유도하고 불변 타입으로 만들려면 이 제약을 지켜야 한다는 점에서 장점이라고 볼 수 있다고 한다.

-> 컴포짓 패턴 말하는건가? 아이템 17, 18보면서 다시 볼 것

 

2.정적 팩터리 메서드는 프로그래머가 찾기 어렵다.

정적 팩터리 메서드 방식 클래스를 인스턴스화 하는 방법을 알아내야 하기 때문에 당연한 말이다.

 

아래는 정적 팩터리 메서드에 흔히 사용하는 명명 방식들이라고 한다.

from - 매개변수 하나를 받아서 해당 타입의 인스턴스를 반환하는 형변환 메서드

ex)Date d = Date.from(instant);

of - 여러 매개변수를 받아 적합한 타입의 인스턴스를 반환하는 집계 메서드

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

valueOf - from과 of의 더 자세한 버전

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

instance or getInstance - (매개변수를 받는다면) 매개변수로 명시한 인스턴스를 반환하지만 같은 인스턴스임을 보장하지는 않는다.

ex)StackWalker luke = StackWalker.getInsance(options);

create or newInstance - instance or getInstance와 같지만 매번 새로운 인스턴스를 생성해 반환함을 보장한다.

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

getType - getInstance와 같으나 생성할 클래스가 아닌 다른 클래스에 팩터리 메서드를 정의할 때 쓴다. "Type"은 팩터리 메서드가 반환할 객체의 타입이다

ex)FileStore fs = Files.getFileStore(path);

newType - newInstance와 같으나 생성할 클래스가 아닌 다른 클래스에 팩터리 메서드를 정의할 때 쓴다. "Type"은 팩터리 메서드가 반환할 객체의 타입이다

type - getType과 newType의 간결한 버전

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

 

핵심 정리

정적 팩터리 메서드와 public 생성자는 장단점을 이해하고 사용하는 것이 좋다.

정적 팩터리를 사용하는 게 유리한 경우가 많기 때문에 무작정 public 생성자를 제공하는 습관이 있다면 고쳐야한다.