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[EffectiveJava] item01 - 생성자 대신 정적 팩터리 메서드를 고려하라.

08 Apr 2022

생성자 대신 정적 팩터리 메서드를 고려하라.

보통 클래스의 인스턴스를 생성하는 방식은 public 생성자를 이용한 아래의 방식을 사용한다.

Animal people = new Animal();

하지만 클래스는 생성자와 별도로 정적 팩터리 메서드(static factory method) 를 제공할 수 있다.

말로는 설명이 어려우니 예시를 참고해 보자.

putlic Class Animal {

    String type;

    /* 일반적인 public 생성자 */
    public Animal(String type) {
        this.type = type
    }

    /* Animal instance를 반환하는 static 메서드  */
    public static Animal ofType(String type){
        return new Animal("cat");
    }

}

위의 Animal class에서는 생성자 외에 새로운 Animal 인스턴스를 반환하는 static method를 볼 수 있다. 해당 메소드를 정적 팩터리 메서드로 볼 수 있다.

장점 1 : 이름을 가질 수 있다.

생성자에 넘기는 매개변수와 생성자 자체만으로는 반환될 객체를 제대로 설명 하지 못한다. 하지만 ofType과 같은 이름만 잘 지으면 반환될 객체의 특성을 쉽게 묘사할 수 있다. 또다른 예시로 BigInteger클래스를 비교해보자

BigInteger(int, int, Random)

BigInteger.probablePrime

두 생성자와 메서드 중 값이 소수인 BigIntger를 반환한다. 를 찾는다면 두번째의 메서드로 쉽게 유추할 수 있다.

장점 2 : 호출될 때마다 인스턴스를 새로 생성하지는 않아도 된다.

불변 클래스(immutable class)는 인스턴스를 미리 만들어 놓거나 새로 생성한 인스턴스를 캐싱하여 재활용하는 식으로 불필요한 객체생성을 피할 수 있다.

대표적인 예시를 둔다면 아래의 메서드를 볼 수 있다.

Boolean.valueOf(boolean)

해당 메서드는 객체를 아예 생성하지 않는다.

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

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

아래의 구현과 같이 TRUE와 FALSE static 변수를 반환한다. 해당 방식은 생성비용이 큰 객체가 자주 요청되는 상황이라면 성능을 상당히 끌어올려 준다.

장점 3 : 반환타입의 하위 타입 객체를 반환할 수 있는 능력이 있다.

이 능력은 반환할 객체의 클래스를 자유롭게 선택할 수 있게 하는 ‘엄청난 유연성’을 가진다.

이 말은 좀 어려웠던것 같다.

쉽게 설명하자면, 반환타입은 인터페이스 객체를 표기하지만 구현체는 해당 인터페이스의 구현체를 반환하게 할 수 있다. 아래 간단한 예시를 들어보자.

public class Animal {

    public static Animal getAnimal(boolean flag) {
        return flag ? new Animal() : new Cat();
    }

    static class Cat extends Animal {

    }
}

Animal를 반환하는 getAnimal의 static method에서 Animal를 상속받는 Cat의 객체를 반환 할 수 있다는 뜻이다.

더 나아가서 Cat이란 클래스 외에 Dog, Horse도 Animal의 객체를 상속받고 있다면 두 클래스 또한 getAnimal에서 반환 할 수 있다는 뜻이다.

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

세번째 장점에서 연장되어 반환타입이 하위 타입이기만 하면 어떤 클래스의 객체를 반환하든 상관 없다.

예시를 들어 EnumSet 클래스는 public 생성자가 없이 오직 정적 팩터리만 제공을 한다. OpenJDK에서는 원소의 수에 따라 두가지의 하위클래스중 하나를 반환한다.

  1. 원소가 64개 이하일 경우 원소들을 long 변수 하나로 관리하는 RegularEnumSet
  2. 원소가 65개 이상일 경우 long 배열로 관리하는 JumboEnumSet인 인스턴스를 반환한다.

호출하는 클래스에서는 해당 RegularEnumSet과 JumboEnumSet클래스의 존재를 모른다. 만약 원소가 적어서 RegularEnumSet의 이점이 없어진다면 삭제해도 아무 문제가없다. 해당 하위 클래스를 건네주는 객체가 어느클래스의 인스턴스인지도 알 수도없고 알 필요가없다. EnumSet의 하위 클래스이기만 하면 되기 때문이다.

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

해당 장점에 대한 유연함은 서비스 제공자 프레임워크를 만드는 근간이 된다. 아래의 예시로 간단하게 설명을 해보자면 아래의 소스를 참소해서 설명 할 수 있을 것이다.

public class Animal {

    public static Animal getAnimal(boolean flag) {
        Animal animal = new Animal();

        if (flag) {
            animal = new Cat();
        } else {
            animal = new Dog();
        }

        return animal;
    }

    static class Cat extends Animal {

    }

    static class Dog extends Animal {

    }
}

Animal은 Cat과 Dog의 인스턴스를 생성함으로써 Animal객체는 Cat과 Dog의 인스턴스를 가리킨체 반환 되었다. Animal의 인스턴스가 존재하지 않은 상황에서도 리턴이 가능한 것이다.

심화해서 설명하자면 해당 서비스의 프레임워크에는 JDBD(Java Database Connectivity)가 있다.

보통 서비스 프레임워크는 3개의 핵심 컴포넌트로 이루어져 있는데,

  1. 구현체의 동작을 정의하는 서비스 인터페이스(service interface)
  2. 제공자가 구현체를 등록 할 때 사용하는 제공자 등록 API(provider registration API)
  3. 클라이언트가 서비스의 인스턴스르 얻을 때 사용하는 서비스 접근 API(service access API)가 그 주인공이다.

클라이언트는 서비스 접근 API를 사용할 때 원하는 구현체의 조건을 명시 할 수 있으며, 조견을 명시하지 않으면 기본 구현체를 반환하거나 지원하는 구현체들을 하나씩 돌아가면서 반환한다.

돌아가서 JDBD에서는 Connection이 서비스 인터페이스 역할을, DriverManager.registerDriver가 제공자 등록 API를, DriverManager.getConnection이 서비스 접근 API역할을, Driver가 서비스 제공자 인터페이스 역할을 한다.

쉽게 설명하자면, JDBC는 연결하고자 하는 Database의 종류에 따라 각기 다른 Connection을 반환하기 때문에 해당 동작을 한다고 보면 된다.

그렇다면 단점을 알아보자.

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

단점 2 : 정적 팩터리 메서드는 프로그래머가 찾기 어렵다.

다음으로 정적 팩터리 메서드에서 흔히 사용하는 명명 방식을 알아보자.

  • from : 메개변수를 하나 받아서 해당 타입의 인스턴스를 반환하는 형변환 메서드
Date d = Date.from(instant);
  • of : 여러 매개변수를 받아 적합한 타입의 인스턴스를 반환하는 집계 메서드
Set<Rank> faceCards = EnumSet.of(JACK, QUEEN, KING)
  • valueOf : from과 of의 더 자세한 버전
BigInterger prime = BigInteger.valueOf(Integer.MAX_VALUE);
  • instance 혹은 getInstance : 싱글톤에서 많이 봤을 메서드이다. 만약 매개변수를 받는다면 매개변수로 명시한 인스턴스를 반환하지만, 같은 인스턴스임을 보장하지는 않는다.
StackWalker luke = StackWalker.getInstance(options);
  • create 혹은 new Instance : instance 혹은 getInstance와 같지만, 매번 새로운 인스턴스를 생성해 반환함을 보장한다.
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.
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.
BufferedReader br = Files.newBufferedReader(path);
  • type : getType과 newType의 간결한 버전
List<Complaint> litany = Collections.list(legacyLitany);

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