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생성자 대신 정적 팩터리 메서드를 사용하기 - java

호종이 2022. 1. 20. 15:18

클래스 인스턴스 얻기

우리가 클래스의 인스턴스를 얻는 기본적인 방법은 바로 public 생성자를 이용하는 것이다. 하지만 클래스는 생성자와 별도로, 정적 팩터리 메서드 (static factory method) 를 사용해서 제공할 수 있다. 그 클래스의 인스턴스를 반환하는 단순한 정적 메서드이다.

 

아래 코드는 boolean primitive type 의 래퍼 클래스인 Boolean에서 발췌한 예시이다.

 

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

위와 같은 방식으로 우리는 클래스의 인스턴스를 생성자말고도 다양한 방법으로 제공할 수 있다.

 

정적 팩토리 메소드의 장점

이름을 가질 수 있다.

생성자에 넘기는 변수명과 생성자 자체만으로는 반환될 객체의 특성을 제대로 설명하지 못한다. 하지만 정적 팩토리 메서드는 함수기 때문에 이름을 가질 수 있다.   

예를 들어 랜덤한 정수 값을 가지는 클래스 RandomNumber 가 있다고 생각해보자. 이 클래스는 생성자에서 범위를 받아, 해당 범위 내의 정수 값을 가진다

public class RandomNumber {
    int value;

    public RandomNumber(int bound) {
        value = new Random().nextInt(bound);
    }
}

요즘에야  IDE가 워낙 좋아져서 생성자를 호출할 때 파라미터의 이름까지 다 표시해주지만, 그럼에도 불구하고 단순 RandomNumber(30)  이라는 호출 방법으로는 생성자에 넘겨주는 30이라는 값이 무엇을 뜻하는지 생성자 정의를 보기 전까지 우리가 알기는 어렵다.

public class RandomNumber {
    int value;

    public RandomNumber(int bound) {
        value = new Random().nextInt(bound);
    }

    public static RandomNumber boundOf(int bound) {
        return new RandomNumber(bound);
    }
}

생성자와 똑같은 역할을 수행하는 정적 함수 boundOf() 라는 함수를 생성했다. 이 함수는 함수 이름에서도 알 수 있듯이 범위를 넘겨받아, 해당 범위 내의 정수값을 가지는 클래스를 반환해준다.

 

위와 같이 이름만 잘 지어서 반환될 객체의 특성을 쉽게 묘사할 수 있다.

 

호출될 때마다 인스턴스를 새로 생성하지 않아도 된다. 인스턴스를 통제할 수 있다.

생성자를 사용하면 항상 새로운 객체가 반환된다. 하지만 정적 팩토리 메소드는 항상 똑같은 인스턴스를 반환할 수도 있다. 이 덕분에 불변 클래스는 인스턴스를 프로그램 초기화 단계에 미리 생성하거나, 새로 생성한 인스턴스를 계속 재활용하는 식으로 불필요한 객체 생성을 방지할 수 있다. 

 

대표적 예인 Boolean.valueOf(boolean) 메서드는 객체를 아예 생성하지 않는다. 따라서 생성 비용이 큰 객체가 자주 요청되는 상황이라면 성능을 상당히 끌어올려 준다.

 

또한 언제 어느 인스턴스를 살아 있게 할지를 철저히 통제할 수 있다. 이런 클래스를 인스턴스 통제 클래스 (instance-controlled) 라 한다.

그렇다면 인스턴스를 통제하는 이유는 무엇일까? 인스턴스를 통제하면 클래스를 싱글톤으로 만들 수도, 인스턴스화 불가로 만들 수도 있다.

 

반환 타입의 하위 타입 객체를 반환할 수 있다.

정적 팩토리 메소드는 반환할 객체의 클래스를 자유롭게 선택할 수 있게 하는 엄청난 유연성을 선물한다. API 를 만들 때 이 유연성을 응용하면 구현 클래스를 공개하지 않고도 그 객체를 반환할 수 있어 API를 작게 유지할 수 있다. 

 

java 컬렉션 프레임워크는 핵심 인터페이스들에 수정 불가나 동기화 등의 기능을 덧붙인 총 45개의 유틸리티 구현체를 제공하는데, 이 구현체 대부분을 단 하나의 인스턴스화 불가 클래스인 java.util.Collections 에서 정적 팩터리 메서드를 통해 얻도록 했다.

 

이를 통해 프로그래머는 실제 구현 클래스가 무엇인지 알아보지 않아도 되기 때문에, API 를 사용하기 위해 익혀야 하는 개념의 수와 난이도도 낮추는 결과를 얻게 되었다.

 

입력 매개변수에 따라 매번 다른 클래스의 객체를 반환할 수 있다.

반환 타입의 하위 타입이기만 하면 어떤 클래스의 객체를 반환하든 상관없다. 심지어 다음 릴리스에서 또 다른 클래스의 객체를 반환해도 된다.

 

예를 들어 EnumSet 클래스는 public 생성자 없이 오직 정적 팩토리만 제공하는데, openJDK 에선 원소의 수에 따라 두 가지 하위 클래스 중 하나의 인스턴스를 반환한다. 원소가 64개 이하면 원소들을 long 변수 하나로 관리하는 RegularEnumSet 인스턴스를, 65개 이상이면 long 배열로 관리하는 JumboEnumSet의 인스턴스를 반환한다. 

 

중요한 것은 클라이언트는 팩토리가 건네주는 클래스를 알 필요가 없다는 점이다. 오로지 EnumSet 의 하위 클래스이기만 하면 된다.

 

정적 팩토리 메서드를 작성하는 시점에 반환할 객체의 클래스가 존재하지 않아도 된다.

 

 

정적 팩토리 메서드의 단점

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

앞서 이야기한 컬렉션 프레임워크의 유틸리티 구현 클래스들은 상속할 수 없다는 이야기다. 

 

정적 팩토리 메서드는 프로그래머가 찾기 어렵다.

생성자처럼 API 설명에 명확하게 드러나지 않으니, 사용자는 팩토리 메서드를 찾아서 인스턴스화할 방법을 알아내야 한다. 따라서 보통의 팩토리 메서드는 널리 알려진 규약을 따라 이름을 짓는 식으로 문제를 완화해줘야 한다. 다음은 정적 팩토리 메소드에 흔히 사용하는 명명 방식들이다.

 

  1. from -> 매개 변수를 하나 받아서 해당 타입의 인스턴스를 반환하는 형변환 메서드
    1. Date d = Date.from(instant);
  2. of -> 여러 매개변수를 받아 적합한 타입의 인스턴스를 반환하는 메서드
    1. Set<Rank> faceCards = EnumSet.of(JACK,QUEEN,KING);
  3. valueOf -> from 과 of의 더 자세한 버전
    1. BigInteger prime = BigInteger.valueOf(Integer.MAX_VALUE);
  4. instance 혹은 getInstance() -> 매개변수로 명시한 인스턴스를 반환하지만, 같은 인스턴스임을 보장하지는 않는다.
    1. StackWalker luke = StackWalker.getInstance(options);
  5. create 혹은 newInstance -> 매번 새로운 인스턴스를 생성해 반환함을 보장한다.
    1. Object newArray = Array.newInstance(classObject, arrayLen);
  6. getType -> 생성할 클래스가 아닌 다른 클래스에 팩터리 메서드를 정의할 때 쓴다. Type은 팩터리 메서드가 반환할 객체의 타입이다
    1. FileStore fs = Files.getFileStore(path);
  7. newType -> 생성할 클래스가 아닌 다른 클래스에 팩터리 메서드를 정의할 때 쓴다.
    1. BufferedReader br = Files.newBufferedReader(path);
  8. type -> getType 과 newType 의 간결한 버전
    1. List<Complaint> litany = Collections.list(legacyLitany);

 

결론

public 생성자와 정적 팩토리 메서드는 각각의 쓰임새가 있다. 따라서 상대적인 장단점을 이해하고 사용하는 것이 좋다. 그래도 정적 팩토리 메서드를 사용하는게 더 유리한 경우가 많으니 무작정 public 생성자를 사용해 제공하는 습관이 있다면 고치자!

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