[Effective_Java] Item 1 : 생성자 대신 정적 팩터리 메서드를 고려하라.

🔥들어가며...

개발자라면 혹은 개발자를 꿈꾼다면 한 번 쯤은 들어봤을 그 책! Effective Java를 읽고 공부하며 정리하는 느낌으로 글을 쓰려 합니다.
어렵다고 소문이 나 있지만, 일단 때려 박아보는게 맞지 않겠습니까 하하😂
날카로운 지적은 언제든 환영입니다 :)

그럼 Item 90까지 달리는 그 날을 향해 시작해봅시다!

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생성자 대신 정적 팩터리 메서드를 고려하라.

클라이언트가 클래스의 인스턴스를 얻는 전통적인 수단은 public 생성자 입니다. 하지만 이와 별도로 정적 팩토리 메서드(Static factory method)를 사용하는 방법이 있습니다.
들어가기 전에, 과연 정적 팩토리 메서드가 무엇일까요?

정적 팩토리 메서드(Static Factory Method)란?

정적 팩토리 메서드는

해당 클래스의 인스턴스를 반환하는 단순한 정적 메서드

입니다.
쉽게 말해서,

객체 생성의 역할을 하는 클래스 메서드

인 것이죠.

자바에서 객체를 생성할 때는 new 키워드를 사용합니다. 하지만, 메서드를 통해 객체를 만든다고 했을 때, new 키워드를 직접적으로 사용하지 않을 뿐, 정적 팩토리 메서드 내부의 new를 이용해 객체를 생성하고 반환하기 때문에 간접적으로 사용한다고 볼 수 있습니다.

이해를 위해 예시를 하나 들어보겠습니다.
다음은 java.time 패키지 안에 포함된 LocalTime 클래스의 정적 팩토리 메서드 입니다.

// LocalTime.class 내부의 of 클래스
...
public static LocalTime of(int hour, int minute){
  ChronoField.HOUR_OF_DAY.checkValidValue((long)hour);
  if (minute == 0) {
    return HOURS[hour];
  } 
  else {
    ChronoField.MINUTE_OF_HOUR.checkValidValue((long)minute);
    return new LocalTime(hour, minute, 0, 0);
  }
}
...

// 아래와 같이 사용할 수 있다.
LocalTime currentTime = LocalTime.of(7, 30);

위 코드처럼 LocalTime 클래스의 of 메서드처럼 직접적으로 생성자를 통해 객체를 생성하는 것이 아닌 메서드를 통해 객체를 생성하는 것을 정적 팩토리 메서드라고 합니다. 또한, 간접적으로 메서드 내부에서 new 키워드를 사용하고 있는 것을 확인할 수 있습니다.

따라서, 클래스는 클라이언트에 public 생성자 대신 정적 팩토리 메서드를 제공할 수 있습니다. 이 방식의 장단점에 대해 알아봅시다.

😄 정적 팩토리 메서드의 장점

1. 이름을 가질 수 있다.

정적 팩토리 메서드 방식의 첫 번째 장점은 이름을 가질 수 있다는 것입니다.

생성자를 사용하게 되면 생성자에 넘기는 매개변수와 생성자 자체만으로는 반환될 객체의 특성을 제대로 설명하기 힘듭니다. 반면, 정적 팩토리 메서드는 이름만 잘 지으면 반환될 객체의 특성을 쉽게 묘사할 수 있습니다.

따라서, 한 클래스에 시그니처가 같은 생성자가 여러 개 필요할 것 같으면, 생성자를 정적 팩토리 메서드로 바꾸고 각각의 차이를 잘 들어내는 이름을 지어줍시다.

참고) 메서드 시그니처(Method Signature)란?
메서드에서 메서드 명과 파라미터 리스트(순서, 타입, 개수)를 의미합니다. 이때, return 타입과 exception은 포함되지 않습니다.

2. 호출될 때마다 인스턴스를 새로 생성하지 않아도 된다.

이 덕분에 불변 클래스는 인스턴스를 미리 만들어 놓거나 새로 생성한 인스턴스를 캐싱해 재활용하는 식으로 불필요한 객체 생성을 피할 수 있습니다. 따라서 같은 객체가 자주 요청되는 상황이라면 성능을 상당히 끌어올릴 수 있습니다.

여기서 불변 클래스란, 변경이 불가능한 클래스이며 가변적이지 않은 클래스입니다. 대표적으로 String, Boolean, Integer, Long ...등이 있습니다. 자세한 내용은 여기를 참고하시면 됩니다.

또한, 인스턴스를 통제해 클래스를 싱글톤(singleton)으로 만들 수도, 인스턴스화 불가로 만들 수도 있습니다.

반복되는 요청에 같은 객체를 반환하는 식으로 정적 팩터리 방식의 클래스는 언제 어느 인스턴스를 살아 있게 할지를 철저히 통제할 수 있는데, 이런 클래스를 인스턴스 통제(Instance-controlled) 클래스라고 합니다.

3. 반환 타입의 하위 타입 객체를 반환할 수 있는 능력이 있다.

이 능력으로 반환할 객체의 클래스를 자유롭게 선택할 수 있습니다. 특히, API를 만들 때 이 유연성을 응용해 구현 클래스를 공개하지 않고도 그 객체를 반환할 수 있어 API를 작게 유지할 수 있습니다.

인터페이스를 사용해 하위타입 객체를 반환하는 것이죠.

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

반환 타입의 하위 타입이기만 하면 어떤 클래스의 객체를 반환하든 상관이 없습니다.

하나의 예시로, EnumSet 클래스의 경우 public 생성자 없이 오직 정적 팩토리만 제공합니다. 만약 원소가 64개 이하라면 원소들을 long 변수 하나로 관리하는 RegularEnumSet의 인스턴스를, 65개 이상이면 long 배열로 관리하는 JumboEnumSet의 인스턴스를 반환합니다. 클라이언트는 팩토리가 건네주는 객체가 어느 클래스의 인스턴스인지 알 수도 알 필요도 없습니다. 그저 EnumSet의 하위 클래스이기만 하면 되는 것이죠.

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

이러한 유연함은 서비스 제공자 프레임워크(Service provider framework)를 만드는 근간이 됩니다.

대표적인 서비스 제공자 프레임워크로는 JDBC가 있습니다.

😢 정적 팩토리 메서드의 단점

이제 단점을 알아 봅시다.

1. 상속을 위해선 public이나 protected 생성자가 필요해 정적 팩토리 메서드만 제공하면 하위 클래스를 만들 수 없다.

컬렉션 프레임워크의 유틸리티 구현 클래스는 private 생성자만 제공해 상속이 불가능합니다. 하지만 이러한 제약은 상속보다 컴포지션을 사용하도록 유도되어 오히려 장점으로 작용하기도 합니다.

2. 정적 팩토리 메서드는 프로그래머가 찾기 어렵다.

생성자처럼 API 설명에 명확히 드러나지 않으니 사용자는 정적 팩토리 메서드 방식 클래스를 인스턴스화할 방법을 찾아야 합니다.

따라서, 개발자는 메서드 이름을 널리 알려진 규약을 따라 짓는 식으로 문제를 완화합니다. 다음은 정적 팩토리 메서드에 흔히 사용하는 명명 방식들입니다.

정적 팩토리 메서드 명명 방식

• from : 매개변수를 하나 받아 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 : 매개변수로 명시한 인스턴스를 반환. 하지만, 같은 인스턴스임을 보장하지는 않는다.
  ex) StackWalker luke = StackWalker.getInstance(options);

• create or newInstance : instance와 같지만, 매번 새로운 인스턴스를 생성해 반환함을 보장
  ex) Object newArray = Array.newInstance(classObject, arrayLen);

• getType : getInstance와 같지만, 생성할 클래스가 아닌 다른 클래스에 메서드를 정의할 때 사용. 여기서 "Type" 부분은 팩터리 메서드가 반환할 객체의 타입이다.
  ex) FileStore fs = Files.getFileStore(path);

• newType : newInstance와 같지만, 생성할 클래스가 아닌 다른 클래스에 팩터리 메서드를 정의할 때 사용. 여기서 "Type" 부분은 팩터리 메서드가 반환할 객체의 타입이다.
  ex) BufferedReader br = Files.newBufferedReader(path);

• type : getType과 newType의 간결한 버전
  ex) List<Complaint> litany = Collections.list(legacyLitany);

🗒️ 정리

정적 팩토리 메서드와 public 생성자는 각자의 쓰임새가 있으니 상대적인 장단점을 이해하고 사용하자! 그렇다 하더라도 정적 팩토리 메서드를 사용하는 게 유리한 경우가 더 많으므로 무작정 public 생성자를 제공하던 습관이 있다면 이번 기회에 고쳐보자!!

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Reference

• https://tecoble.techcourse.co.kr/post/2020-05-26-static-factory-method/
• https://velog.io/@cjh8746/%EC%A0%95%EC%A0%81-%ED%8C%A9%ED%86%A0%EB%A6%AC-%EB%A9%94%EC%84%9C%EB%93%9CStatic-Factory-Method
• https://ildann.tistory.com/7