[Effective java] Item1 : 생성자 대신 정적 팩터리 메서드를 고려하라

Item1 : 생성자 대신 정적 팩터리 메서드를 고려하라

보통 클래스를 생성하게 되면, 우리는 생성자를 통해 초기화하고 인스턴스를 얻어오게 된다.

하지만 인스턴스를 생성자와 별도로, 혹은 생성자와 함께 정적 팩터리 메서드를 제공할 수 있다.

이에 대한 장단점을 살펴보고 왜? 사용해야하나 생각해보자.

 

장점

이름을 가질 수 있다.

생성자와 생성자에 넘겨지는 매개변수를 통해 인스턴스를 반환받게 될 때 그 반환된 객체의 특성을 잘 알기가 어렵다.  그래서 정적 팩터리 메서드를 통해서 이를 해결할 수 있다. 아래는 생성자와 정적 팩터리 메서드를 비교한 것이다.

BigInteger(int, int, Random)
BigInteger.probablePrime(int, int, Random)

 

둘 다 prime number를 반환받기 위한 동작을 하는데 둘 중에 어떤 것이 더욱 이해하기 쉬운지 보자.

아마 후자에 해당할 것이다. 아래는 응용버전이다. 어떤 것이 더욱 깔끔하게 이해하기 쉬울까?

public Foo(String address) {
    this.address = address;
}

public static Foo withAddress(String address){
  Foo foo = new Foo();
  foo.address = address;
  return foo;
}

 

또한, 생성자에 경우에 같은 시그니처(타입 파라미터)를 가진 여러 특성의 생성자를 만들 수 없다.

예를 들어 name만, address만 이용해서 생성자를 만들고 싶은데 생성자는 같은 string type의 시그니처를 가진 생성자를 만들 수 없다.

하지만, 정적 팩터리 메서드를 이용한다면 이것이 모두 가능하다. 위의 withAddress()처럼 withName()을 만들 수도 더 많은 것을 만들 수도 있다.

 

호출될 때마다 인스턴스를 새로 생성하지는 않아도 된다.

인스턴스를 미리 만들어 놓거나 새로 생성한 인스턴스를 캐싱하여 재활용하는 식으로 불필요한 객체 생성을 피할 수 있다. 싱글톤(singletone pattern) 혹은 책에서 플라이웨이트(Flyweight pattren) 패턴과 같다고 소개하며 이런 클래스를 인스턴스 통제 클래스라고 얘기한다. 정적 팩터리 메서드를 통해 미리 생성한 인스턴스들을 반환하여 챙길 수 있는 이점들이 있음을 기억해야 한다.

 

반환 타입의 하위 타입 객체를 반환할 수 있는 능력이 있다.

말은 어렵지만 한마디로 명시한 반환 타입만을 반환해주는 게 아니라, 반환 타입의 하위 타입들을 반환해 줄 수도 있다는 얘기다. 그러므로 이걸 이용해 리턴 타입을 인터페이스로 지정하고, 실제로 반환 타입은 이 인터페이스를 구현한 구현체를 반환해 주는 것이다. 이렇게 되면 API를 사용하는 클라이언트에서는 인터페이스만을 이용해서 코딩할 수 있다.

 

이에 해당하는 예제가 Collections이다 이 녀석은 무려 45개의 인터페이스 구현체를 인스턴스로 제공하는데, 그 구현체들은 모두 non-public이다. 즉 모두 숨겨져 있다. 이를 통해 API를 통해 제공할 수 있는 양을 줄일 수 있었고 또한 이를 사용하는 사용자 역시도 개념적 무게를 줄일 수 있어서 API를 사용하기 위해 익혀야 하는 개념의 수와 난이도를 낮출 수 있었다.

 

이러한 정적 팩터리 메서드를 사용하여 얻은 인터페이스만으로 클라이언트가 다루게 되는 건 좋은 습관이다. 자바 8부터는 인터페이스에도 public static 형태의 정적 메서드를 가질 수 있게 되었다. 그렇기 때문에 인스턴스화 불가 동반 클래스(Collection → Collections)를 둘 이유가 없다. (두는 이유는, backward compatibility 때문이다.) 하지만 private static 형태의 메서드는 자바9 부터 활용이 가능하기 때문에 모든 기능을 사용하고자 한다면 자바 9 이상의 개발을 추천한다.

 

입력 매개변수에 따라 매번 다른 클래스의 객체를 반환할 수 있다.

위의 내용과 비슷한 내용이다. 윗 내용에 더해서 매개변수에 따라서 리턴 타입에 하위 타입의 인스턴스를 제공할 수 있다는 얘기이다.

public static Foo getFoo(boolean flag) {
  return flag ? new Foo() : new SonFoo();
}

 

추가적으로 EnumSet 클래스에 대한 예제도 있다. 원소가 64개 이하면 원소들을 long 변수 하나로 관리하는 RegularEnumset 인스턴스를 반환하고, 65개 이상이면 long배열로 관리하는 JumboEnumSet 인스턴스를 반환하는 게 하나의 예제이다. 이를 통해 서비스의 새로운 버전 릴리즈를 통해 반환되는 인스턴스가 달라질 수도 있다. 성능을 개선하거나 더 이상 해당 인스턴스의 반환이 필요가 없어질 수도 있기 때문이다.

 

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

이 내용은 서비스 제공자 프레임워크의 근간이 되며 이를 통해 설명할 수 있다. 이 서비스 제공자 프레임워크의 대표적인 경우는 JDBC(java database Connectivity)가 있다. 생각해 보면 JDBC는 드라이버로 어떤 db의 드라이버가 올지 모른다. 하지만, 일단 서비스를 제공하기 위해 구현이 되어 있다. 이를 통해 할 수 있는 건 아! 일단 작성할 때는 뭐가 올진 모르겠지만 인스턴스를 반환받고 싶은 시점에는 확인이 되고 그에 맞는 인스턴스가 반환되는 구나를 알 수 있다.

 

그래서 이 서비스 제공자 프레임워크를 설명할 3가지 핵심 컴포넌트로 나누어 설명할 수 있는데 일단 구현체의 동작을 정의하는 서비스 인터페이스, 제공자가 구현체를 등록할 때 사용하는 제공자 등록 API 클라이언트가 서비스의 인스턴스를 얻을 때 사용하는 서비스 접근 API가 있다. 또한 부가적으로 서비스 인터페이스의 인스턴스를 생성하는 팩토리 객체를 서비스 제공자 인터페이스 라고도 설명한다. 만약 서비스 제공자 인터페이스가 없을 시에는 리플랙션을 사용해서 구현체를 만들어 주어야 한다.

 

그래서 JDBC에서는 Connection, DriverManager.registerDrvier, DriverManager.getConnection 이렇게 3개의 핵심 컴포넌트가 존재한다. 다만, JDBC는 서비스 제공자 인터페이스 (java.util.ServiceLoader)가 등장한 자바 5 이전에 만들어져서 해당 ServiceLoader를 지원하지는 않는다.

 

자! 이제 많은 장점에 대해서 알아봤다. 내용이 많아서 머리에 다 담길지 모르겠다. 차근차근 알면 그래도 개념이 이어지기 때문에 이해할 수 있을 것이다. 이제 단점을 알아보자~!

 

단점

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

이건 당연한 소리긴 하지만 말 그대로 Collections를 상속할 수 없다는 것이다. 이걸 굳이 상속할 필요가 있을까 싶지만 누군가는 상속을 해서 확장해서 쓰고 싶은 사람이 있겠지? 다만 이 제약이 있기 때문에 상속보다 컴포지션을 사용하도록 유도할 수 있다는 게 장점이다.

 

정적 팩터리 메서드는 프로그래머가 찾기 어렵다.

정적 팩터리 메서드를 API로 작성해서 제공한다고 하자, 사용자들이 이걸 얼마나 알 수 있을까? 그렇기 때문에 API문서를 잘 써놓고 주석으로 잘 설명해 두어야 한다. (이건 프로그래머의 기본.. 하지만 안 지키는 경우가 많다. 레거시 보면 참...) 그래서 이를 극복하기 위해 표준은 아니지만 표준에 준하는 명명 방식을 두어 비슷한 기능은 이렇게 작성하면 좋겠다고 해두었다.

• from
  • 매개 변수를 하나 받아서 해당 타입의 인스턴스로 반환
• of
  • 여러 개의 매개변수를 받아서 적합한 타입의 인스턴스로 반환
• valueOf
  • from과 of의 좀 더 자세한 버전
• instance 혹은 getInstance
  • 매개 변수의 인스턴스를 반환받지만, 같은 인스턴스임을 보장하지는 않는다.
• create 혹은 newInstance
  • 새로운 인스턴스를 생성하여 반환
• getType
  • getInstance와 같지만, 의미적으로 다른 클래스의 팩터리 메서드 인스턴스를 반환받기 위해 사용
    같은 인스턴스 임을 보장하지는 않는다.
• newType
  • getType과 newInstance와 같은 속성으로 팩터리 메서드 인스턴스를 새로 반환받기 위해 사용
• type
  • getType과 newType의 간결 버전

 

출처

• Effective java 3rd edition
• 백기선님 유튜브