[이펙티브 자바] Item17. 변경 가능성을 최소화 하라. (불변 클래스의 장점과 단점)

 

[이펙티브 자바] Item17. 변경 가능성을 최소화하라. 

[이펙티브 자바] Item17. 변경 가능성을 최소화 하라. (불변 클래스) (tistory.com)

[이펙티브 자바] Item17. 변경 가능성을 최소화 하라. (불변 클래스)

저번 글에서 불변 클래스가 무엇인지 개념과 불변 클래스를 만드는 다섯가지 규칙에 대해서 공부했다.

불변 클래스는 가변 클래스보다 설계하고, 구현하고 사용하기 쉬우며, 오류가 생길 여지도 적고 훨씬 안전하다고 했는데 

좀 더 자세하게 불변 클래스의 장점과 단점에 대해 이번 글에서 공부할 것이다. 

 

 

불변 클래스의 장점 

public final class Complex
{
   private final double re;
   private final double im;
   
   public static final Complex ZERO = new Complex(0, 0);
   
   public static final Complex ONE = new Complex(1, 0);
   
   public static final Complex I = new Complex(0, 1);
   
   public Complex(double re, double im)
   {
      this.re = re;
      this.im = im;
   }
   
   public double realPart()
   {
      return re;
   }
   
   public double imaginaryPart()
   {
      return im;
   }
   
   public Complex plus(Complex complex)
   {
      return new Complex(re + complex.re , im + complex.im);
   }
   
   public static Complex valueOf(double re, double im)
   {
      return new Complex(re, im);
   }
   
   public Complex minus(Complex complex)
   {
      return new Complex(re - complex.re, im - complex.im);
   }
   
   public Complex times(Complex complex)
   {
      return new Complex(re * complex.re - im * complex.im , re * complex.im + im * complex.re);
   }
   
   public Complex divideBy(Complex complex)
   {
      double tmp = complex.re * complex.re + complex.im * complex.im;
      return new Complex((re * complex.re + im * complex.im) / tmp, (im * complex.re - re * complex.im) / tmp);
   }
   
   @Override
   public boolean equals(Object o)
   {
      if (this == o)
         return true;
      if (o == null || getClass() != o.getClass())
         return false;
      Complex complex = (Complex) o;
      return Double.compare(complex.re,
                       re) == 0 && Double.compare(
            complex.im, im) == 0;
   }
   
   @Override
   public int hashCode()
   {
      return Objects.hash(re, im);
   }
   
   @Override
   public String toString()
   {
      return "Complex{" +
            "re=" + re +
            ", im=" + im +
            '}';
   }
}

Complex 클래스는 복소수(실수부와 허수부로 구성된 수)를 표현하는 클래스이다. 

realPart는 실수부의 값을 반환하는 접근자 메서드이고, imaginaryPart는 허수부의 값을 반환하는 접근자 메서드를 제공한다. 

그리고 사칙연산 메서드(plus, minus, times, dividedBy) 를 정의했다. 

이 메서드들을 보면 인스턴스 자신은 수정하지 않고 새로운 Complex 인스턴스를 만들어 반환한다. 

 

1️⃣  함수형 프로그래밍에 적합하다. 

피연산자에 함수를 적용해 결과를 반환하지만, 피연산자 자체는 그대로인 프로그래밍 패턴을 함수형 프로그래밍이라고 한다. 

(이와 반대로 절차적 혹은 명령형 프로그래밍에서는 메서드에 피연산자인 자신을 수정해 자신의 상태가 변하게 한다.) 

 

 

2️⃣ 불변 객체는 단순하다. 

불변 객체는 생성된 시점의 상태를 파괴될 때까지 그대로 간직한다. 

모든 생성자가 클래스 불변식을 보장한다면 그 클래스를 사용하는 프로그래머가 다른 노력을 들이지 않더라도 영원히 불변으로 남는다. 

 

 

3️⃣ 불변 객체는 근본적으로 스레드 안전하여 따로 동기화할 필요 없다. 

불변 객체는 여러 스레드가 동시에 공유하더라도 절대로 훼손되지 않는다! (그래서 사실 스레드 안전하게 만드는 가장 간단한 방법이기도 하다)  불변 객체에 대해서는 그 어떤 스레드도 다른 스레드에 영향을 줄 수 없으니 불변 객체는 안심하고 공유할 수 있다. 

불변 객체를 자유롭게 공유할 수 있다는 것은 방어적 복사도 필요없다는 결론으로 자연스럽게 이어진다. (원본이 그대로 유지되니까) 

 

-> 따라서 불변 클래스라면 한번 만든 인스턴스를 최대한 재활용하기를 권한다! 

 

 

4️⃣ 불변 객체는 자유롭게 공유할 수 있음은 물론, 불변 객체끼리는 내부 데이터를 공유할 수 있다. 

 

 

5️⃣ 객체를 만들 때 다른 불변 객체들을 구성요소로 사용하면 이점이 많다. 

값이 바뀌지 않는 구성요소들로 이루어진 객체라면 그 구조가 아무리 복잡하더라도  불변식을 유지하기 훨씬 수월하기 때문이다. 

ex) 불변 객체는 맵의키와 집합(set)의 원소로 쓰기에 안성맞춤이다. 맵이나 집합은 안에 담긴 값이 바뀌면 불변식이 허물어지는데 불변 객체를 사용하면 그런 걱정은 하지 않아도 된다. 

 

 

6️⃣ 불변 객체는 그 자체로 실패 원자성을 제공한다. 

상태가 절대로 변하지 않기 때문에 잠깐이라도 불일치 상태에 빠질 가능성이 없다. 

 

 

 

불변 클래스의 단점 

1️⃣ 값이 다르면 반드시 독립된 객체로 만들어야 한다. 

-> 이에 대한 해결 방법으로는 "다단계 연산"을 제공하거나, "가변 동반 클래스"를 제공하여 대처할 수 있다. 

 

다단계 연산을 제공하는 방법은 plus, minus, dividedBy 메서드 같은 걸 한번에 제공해서 각 단계마다 객체를 생성하지 않아도 되게 한다. 

 

가변 동반 클래스의 예로 String의 StringBuilder 가 있다. 

public class StringExample
{
   public static void main(String[] args)
   {
      String name = "whiteShip";
      StringBuilder sb = new StringBuilder(name); // 가변 동반 클래스를 제공하여 단점 보완 가능
      sb.append("hyejin");
   }
}