이펙티브 자바 - Item17. 변경 가능성을 최소화하라.

변경 가능성을 최소화하라

---

• 불변 클래스란 간단히 말해 해당 인스턴스의 내부 값을 수정할 수 없는 클래스를 말합니다. 사용할려는 객체가 캡슐화가 잘 되어 있을수록 서비스단에서 해당 객체에 대한 위/변조를 덜 걱정하게 되고 오류 발생 여지도 낮아집니다.
• 또한 불변 클래스에 저장된 정보는 객체가 파괴될때까지 변경되지 않습니다.

 

💡예제 코드

• 각각 다른 쓰레드에서 병렬적으로 처리가 되는데 2번째 쓰레드에서 Point의 값을 수정하니 다른 쓰레드에도 영향을 준 것을 확인할 수 있습니다.

@Setter
@Getter
@ToString
@AllArgsConstructor
public class Point {

    public double x;
    public double y;
}

public class EffectiveJavaApplication {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Point point = new Point(1.5, 6.6);

        CompletableFuture<Void> future1 = CompletableFuture.runAsync(() -> {
            System.out.println("future1 Thread : " + Thread.currentThread().getName());
            System.out.println(point);
        });

        CompletableFuture<Void> future2 = CompletableFuture.runAsync(() -> {
            System.out.println("future2 Thread : " + Thread.currentThread().getName());
            point.x += 10;
            System.out.println(point);
        });

        CompletableFuture<Void> allOf = CompletableFuture.allOf(future1, future2);
        allOf.get();
    }
}

 

불변 클래스를 만들기 위한 규칙

---

• 객체의 상태를 변경하는 메서드를 제공하지 않습니다.(setter)
• 클래스를 확장할 수 없도록 합니다. (final class, 정적 팩토리 메서드, private 기본 생성자)
• 모든 필드를 final로 선언합니다.
• 모든 필드를 private로 선언합니다.
• 자신 외에는 내부의 가변 컴포넌트에 접근할 수 없도록 합니다.
  • 클래스에 가변 객체를 참조하는 필드가 하나라도 있으면 클라이언트에서 해당 객체의 참조를 얻을 수 없도록 해야합니다.

 

💡불변 객체 예제 코드

• future2에서 point의 move 메서들르 이용하여 포인트를 이동시킵니다. 하지만 불변성을 지키기위해 내부의 값을 변경하는게 아닌 방어적 복사로 새로운 Point 객체를 만들어 반환합니다.

@Setter
@Getter
@ToString
public class ImmutablePoint {

    private final double x;
    private final double y;

    private ImmutablePoint(double x, double y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    public static ImmutablePoint move(double x, double y) {
        return new ImmutablePoint(x, y);
    }
}

public class EffectiveJavaApplication {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ImmutablePoint immutablePoint = ImmutablePoint.move(1, 2);

        CompletableFuture future1 = CompletableFuture.runAsync(() -> {
            System.out.println("future1 Thread : " + Thread.currentThread().getName());
            System.out.println("future1 immutablePoint : " + immutablePoint);
        });

        CompletableFuture future2 = CompletableFuture.runAsync(() -> {
            System.out.println("future2 Thread : " + Thread.currentThread().getName());
            System.out.println("future2 immutablePoint : " + immutablePoint.move(11, 12));
        });

        CompletableFuture<Void> allOf = CompletableFuture.allOf(future1, future2);
        allOf.get();
    }
}

 

불변 클래스의 장점

---

• 불변 객체는 단순합니다. 생성된 시점의 상태를 파괴하기 전까지는 그대로 값을 가지고 있기에 불변식이 보장된다면 해당 클래스를 사용하는 곳에서도 불변성을 유지하기 쉽습니다.
• 스레드에 안전하며 따로 동기화할 필요가 없습니다. 여러 스레드가 동시에 사용해도 절대 훼손되지 않습니다. 스레드에 안전하게 만드는 가장 쉬운 방법이 불변 클래스입니다. 이처럼 스레드에 안전하니 불변 객체는 공유해도 문제가 없습니다.
• 복사 생성자가 필요 없습니다. 불변 객체는 공유상태여도 자유롭기 때문에 방어적 복사(clone)이 필요 없습니다. 
• 불변 객체는 그 자체로 실패 원자성을 제공합니다. 실패 원자성이란, 메서드에서 예외가 발생한 후에도 그 객체는 여전히 호출전화 똑같은 유효 상태를 가집니다.

 

불변 클래스의 단점

---

• 값이 다를경우 반드시 독립된 객체로 만들어야 합니다. 백만 비트가 넘는 BigInteger에서 비트 하나를 바꿔야한다면 새로운 객체 비트 하나 때문에 복사하는 시간과 공간을 잡아먹게 됩니다.

 

불변 클래스를 만드는 방법

---

• 모든 필드를 final로 선언합니다.
• 모든 생성자를 private 또는 package-private로 선언하고 public 정정 팩토리 메서드를 제공해서 객체를 생성합니다.
• 이렇게 되면 패키지 바깥의 클라이언트에서 본 해당 객체는 사실상 final입니다. public이나 protected 생성자도 없기 때문에 다른 패키지에서는 이 클래스를 확장하는게 불가능합니다.
• 정적 팩토리 방식은 다수의 구현 클래스를 활용한 유연성을 제공합니다.
• 객체 캐싱 기능을 사용해 성능을 끌어올릴 수 있습니다.

@Getter
@ToString
public class ImmutablePoint {

    private final double x;
    private final double y;

    private ImmutablePoint(double x, double y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    public static ImmutablePoint valueOf(double x, double y) {
        return new ImmutablePoint(x, y);
    }
}

 

 

💡정리

• 클래스는 꼭 필요한 경우가 아니라면 불변이어야 합니다.
• getter가 있다고 setter를 만들지 않는게 좋습니다.
• 모든 클래스를 불변으로 만들 수 없기에 불변으로 만들 수 없는 클래스라 하더라도 변경할 수 있는 부분을 최소한으로 줄이는게 좋습니다.
• 합당한 이유가 없다면 모든 필드는 private final이어야 합니다.
• 생성자는 불변식 설정이 모두 완료된, 초기화가 완벽히 끝난 상태의 객체를 생성해야 합니다. 확실한 이유가 없다면 생성자와 정적 팩토리 메서드 외에는 그 어떤 초기화 메서드도 public으로 제공해서는 안됩니다.

 

참고자료)

https://catsbi.oopy.io/1a9e0c15-464d-436d-806c-3713e6c4e224

https://velog.io/@alkwen0996/%EC%9D%B4%ED%8E%99%ED%8B%B0%EB%B8%8C-%EC%9E%90%EB%B0%94-%EC%95%84%EC%9D%B4%ED%85%9C17-%EB%B3%80%EA%B2%BD-%EA%B0%80%EB%8A%A5%EC%84%B1%EC%9D%84-%EC%B5%9C%EC%86%8C%ED%99%94%ED%95%98%EB%9D%BC