이펙티브 자바, 쉽게 정리하기 - item1. 생성자 대신 정적 팩터리 메서드를 고려하라

생성자 대신 정적 팩토리 메서드를 고려하라

핵심 요약

• 객체 생성에는 보통 생성자만 있다고 생각하기 쉽다.
• 정적 팩토리 메서드를 객체 생성 용도로 쓰는 것도 경우에 따라 좋다.

생성자 대신 정적 팩터리 메서드를 만들면 가지는 장점들

장점1: 생성자가 이름을 가질 수 있다.

public class Test {
    @org.junit.jupiter.api.Test
    public void bigInteger() {
        BigInteger bigInteger = new BigInteger(10, 100, new Random());
        BigInteger probablePrime = BigInteger.probablePrime(10, new Random());
        System.out.println("bigInteger = " + bigInteger);
        System.out.println("probablePrime = " + probablePrime);
    }
}

• 위 예에서 2가지 방식으로 소수 형태의 BigInteger를 생성할 수 있다.
  • 생성자는 단순히 봐서 의도를 알기 어렵다. 아마 랜덤한 숫자를 생성하는 것 같다.
  • probablePrime이라는 정적 팩토리 메서드를 통한 객체 생성은 한눈에 봐도 의도가 명확하다.

물론 문서를 찾아봐도 되지만, 그 시간을 줄이고 더욱 명확한 이해와 함께 코드를 작성할 수 있다.

장점2: 매 호출 시 인스턴스를 새로 생성할 필요가 없다.

@jdk.internal.ValueBased
public final class Boolean implements java.io.Serializable,
                                      Comparable<Boolean>, Constable
{
    public static final Boolean TRUE = new Boolean(true);
    public static final Boolean FALSE = new Boolean(false);
    ...
}

• Boolean 클래스 같은 경우 상태가 한정적이다.
  • 멤버 필드인 value에 들어올 수 있는 값은 true 혹은 false이다.
  • 매번 인스턴스를 새로 만들 필요 없이 .valueOf() 메서드를 이용하면, static한 객체를 반환해준다.
• 플라이웨이트 패턴 참조링크에서 플라이웨이트 패턴의 예제를 볼 수 있다.
  • 용어가 생소할 수는 있어도 그냥 static한 저장소에 객체를 저장해놓고 불러다 쓰는 것일 뿐이다.
  • 항상 같은 객체를 반환하는 팩토리 메서드를 정적 팩토리 메서드라 하는데, 이런 방식을 인스턴스 통제(instance-controlled)라고 한다.
    • 인스턴스 통제는 싱글톤, 인스턴스화 불가, 1개의 동치 보장 (equals와 ==이 같은 결과 반환)에 다양하게 사용된다.
    • 열거(enum) 타입은 인스턴스가 하나임이 보장되는 타입이다.

장점3: 반환 타입의 하위 타입을 반환하는 것도 가능하다.

• 이를테면 인터페이스인 List를 반환하는 메서드를 만들고, 매개변수에 따라 ArrayList, LinkedList 등을 반환하는 것이 가능한 것이다.
  • 기본 클래스 생성자를 사용하면 인터페이스 반환이 불가능하다.
• 클라이언트의 입장에서는 오직 인터페이스 만을 가지고 코드를 작성할 수 있게 되어 매우 유연해진다.
  • 인터페이스 기반으로 코딩하는 것은 일반적으로 좋은 습관이다.
• 자바 컬렉션 프레임워크는 내부적으로 45개의 유틸리티 구현체를 제공하는데, 이 구현체 대부분을 단 하나의 인스턴스화 불가 클래스인 java.util.Collections의 정적 팩토리 메서드에서 얻게 했다.
• 자바 8부터는 인터페이스에 public 정적 메서드 작성을 지원하기 때문에 인터페이스를 반환하는 여러가지 구현체를 만들어둘 수 있다.

장점4: 인자에 따라 매번 다른 클래스의 객체를 반환할 수 있다.

• 인터페이스를 반환하면, 하위 타입 어떤 객체를 반환하든 상관 없기 때문이다. (장점3과 일맥상통하는 부분이 있다.)
• List를 반환하는 정적 메서드가 있다면, 인자에 따라 ArrayList와 LinkedList를 반환하는 것이 가능하다.
  • 매개변수를 하나 받아서 대량의 데이터 삽입 삭제가 일어난다면 LinkedList를 받고, 아니라면 ArrayList를 받을 수 있다.

public static <E extends Enum<E>> EnumSet<E> noneOf(Class<E> elementType) {
    Enum<?>[] universe = getUniverse(elementType);
    if (universe == null)
        throw new ClassCastException(elementType + " not an enum");

    if (universe.length <= 64)
        return new RegularEnumSet<>(elementType, universe);
    else
        return new JumboEnumSet<>(elementType, universe);
}

책에서 나온 EnumSet의 예제이다. EnumSet이란, 그냥 Set인데, Enum타입에 특화된 것이다. 위의 EnumSet은 데이터 64개를 기준으로 RegularEnumSet과 JumboEnumSet 중 어느것을 반환할지 결정한다.

장점5: 정적 팩토리 메서드 작성 시점에는 반환할 객체의 클래스가 존재하지 않아도 된다.

• 이 부분도 사실 장점3 과 장점4의 연장선이다.
• JDBC와 같은 서비스 제공자 프레임워크에서 이러한 기능을 적극 활용한다.
  • JDBC는 대표적인 서비스 제공자 프레임워크이다.
  • 서비스 제공자 프레임워크는 서비스 인터페이스, 제공자 등록 API, 서비스 접근 API로 이루어진다.
    • 간혹 서비스 제공자 인터페이스가 쓰이기도 하며, 서비스 제공자 인터페이스가 없다면, 리플렉션을 사용한다.
    • JDBC 에서는
      • 서비스 인터페이스: Connection
      • 제공자 등록 API: DriverManager.registerDriver
      • 서비스 접근 API: DriverManager.getConnection
      • 서비스 제공자 인터페이스: Driver
• 서비스 접근 API에게 클라이언트는 원하는 구현체의 조건을 명시한다.
  • JDBC에서는 어떤 DB를 사용할 것인지, DB 접속 경로, 아이디, 패스워드 등을 입력한다.
  • 조건을 명시하지 않으면, 기본 구현체를 하나씩 돌아가며 반환한다.
  • 이 서비스 접근 API가 사실 '유연한 정적 팩토리'의 실체다.

서비스 제공자 인터페이스가 사용되는 경우, 인스턴스를 생성하는 팩터리 객체를 설명해준다.

• 인터페이스에 직접 객체를 주입하거나 주입받는 브리지 패턴 혹은 의존 객체 주입 프레임워크도 강력한 서비스 제공자로 볼 수 있다.

단점들

단점1: 상속에는 public 혹은 protected 생성자가 필요하므로 정적 팩토리 메서드만 제공할 경우, 상속할 수 없다.

• 상속보다는 컴포지션을 사용하는게 낫고(item 18), 불변 타입으로 만드는 것이 좋다는 점(item 17)을 생각하면, 오히려 장점일 수 있다.

단점2: 정적 팩토리 메서드를 다른 개발자가 찾기 어렵다.

• 생성자처럼 API에 명확히 드러나지 않기 때문이다.
• API 문서를 잘 써놓고, 메서드 이름도 규약에 따라 짓는 등 노력할 필요가 있다.

정적 팩토리 메서드 명명방식

• from: 매개변수를 하나 받아서 해당 타입의 인스턴스 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): EnumSet 반환

enum Cards {
    ACE, JACK, QUEEN, KING
}

@Test
public void enumSetTest() {
    Set<Cards> cards = EnumSet.of(ACE, JACK);

    for (Cards card : cards) {
        System.out.println("card = " + card);
    }
}

• valueOf: from과 of의 더 자세한 버전
  • BigInteger prime = BigInteger.valueOf(Integer.MAX_VALUE);
• instance, getInstance: 매개변수로 명시한 인스턴스를 반환하지만, 같은 인스턴스임을 보장하진 않는다.
  • StackWalker luke = StackWalker.getInstance(options)
• create, newInstance: getInstance와 비슷하지만, 매번 새로운 객체를 반환한다.
  • Object newArray = Array.newInstance(classObject, arrayLen)
• getType: getInstance와 같으나 생성할 클래스가 아닌 다른 클래스의 팩터리 메서드를 정의할 때 쓴다. Type 이 팩터리 메서드가 반환할 타입이 된다.
  • FileStore fs = Files.getFileStore(path)
• newType: newInstance와 같으나 마찬가지로 생성할 클래스가 아닌 다른 클래스의 팩터리 메서드를 정의할 때 쓴다. 마찬가지로 _Type_이 반환할 타입이다.
• type: getType과 newType의 간단한 버전이다.
  • List<Complaint> litany = Collections.list(legacyLitany)

정리

• 무작정 public으로 생성자를 만들기 전에 정적 팩토리 메서드가 더 좋진 않을까 생각해보자.
  • 특이한 종류의 생성자라면? -> 정적 팩토리 메서드 패턴으로 이름을 지정하는게 더 좋을 수 있다.
  • 싱글톤 혹은 플라이웨이트 패턴을 사용하는게 효율적이라면?
  • 유연하게 인터페이스를 반환하고 싶다면?
  • 인자에 따라 다른 타입을 반환하고 싶다면?