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생성자 대신 정적 팩토리 메소드를 고려하라 - Effective Java[1]

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클래스는 클라이언트에 public 생성자 대신 (혹은 생성자와 함께) 그 클래스의 인스턴스를 반환하는 단순한 정적 팩토리 메서드를 제공할 수 있다.

다음 코드는 boolean 기본 타입의 박싱 클래스(boxed class)인 Boolean에서 발췌한 간단한 예이다.

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public static Boolean valueOf(boolean b) {
    return b ? Boolean.TRUE : Boolean.FALSE;
}
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위 메서드는 기본 타입인 boolean 값을 받아 Boolean 객체 참조로 변환해 준다.

여기서의 정적 팩토리 메서드란 디자인 패턴에서의 팩토리 메소드와는 다르다.

이 방식에는 장점과 단점이 모두 존재하는데 먼저 장점에 대해 알아보자.

Step 1 : 이름을 가질 수 있다.

생성자에 넘기는 매개변수와 생성자 자체만으로는 반환될 객체의 특성을 제대로 설명하지 못한다.

반면 정적 팩토리는 이름만 잘 지으면 반환될 객체의 특성을 쉽게 묘사할 수 있다.

예를들어 생성자인 BigInteger(int, int, Random)과 정적 팩토리 메서드인 BigInteger.probablePrime 중 어느 쪽이 ‘값이 소수인 BigInteger를 반환한다.’ 는 의미인지 생각하보자.

아마 모든사람들이 후자라고 생각할 것이다.

한 클래스에 시그니처(메소드명, 파라미터 수, 파라미터 타입의 순서) 가 같은 생성자가 여러개 필요할 것 같으면, 생성자를 정적 팩토리 메소드로 바꾸고 각각의 차이를 잘 드러내는 이름을 지어주는게 좋다.

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package Item01;
 
public class Car {
    private String name;
    private String engine;
 
    public Car() {
    }
    //오류
    //하나의 시그니처로는  생성자를 하나만 만들 수 있다.
    public Car(String name) {
        this.name = name;
    }
 
    public Car(String engine) {
        this.engine = engine;
    }
 
    
    //아래의 정적 팩토리 메소드들은 오류가 없이 가능하다.
    public Car getCar(String name) {
        Car car = new Car();
        car.name = name;
        return car;
    }
 
    public Car getEngine(String engine) {
        Car car = new Car();
        car.engine = engine;
        return car;
    }
}
 
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Step 2 : 호출될 때마다 인스턴스를 생성하지는 않아도 된다.

위에서 언급한 Boolean.valueOf(boolean) 메서드가 대표적인 예로서 객체를 아예 생성하지 않는다.

인스턴스를 미리 만들어 놓거나 새로 생성한 인스턴스를 캐싱하여 재활용하는 식으로 불필요한 객체 생성을 피할 수 있다.

반복되는 요청에 같은 객체를 반환하는 식으로 정적 팩토리 방식의 클래스는 언제 어느 인스턴스를 살아 있게 할지를 철저히 통제 할 수 있는데, 이러한 클래스를 인스턴스 통제(instance-controlled) 클래스라 한다.

그렇다면 왜 인스턴스를 통제할까? 사실 아래의 내용은 4줄이지만 한줄의 의미와 같다고 본다..

  • 싱글톤 클래스로 만들 수 있다.

  • 인스턴스화 불가로 만들 수 있다.

  • 불변 값 클래스에서 동치인 인스턴스가 하나임을 보장 할 수 있다.

  • 인스턴스 통제는 플라이웨이트 패턴의 근간이 되며, 열거 타입은 인스턴스가 하나만 만들어 짐을 보장한다.

Step 3 : 반환 타입의 하위 타입 객체를 반환 할 수 있는 능력이 있다.

정적 팩토리 메소드는 반환할 객체의 클래스를 자유롭게 선택할 수 있게 하는 ‘엄청난 유연성’을 선물한다.

(리턴 타입의 상속을 받은 모든 클래스 가능) 즉, 인터페이스로부터 정적 팩토리 메서드를 구현하여 다형성을 가진 객체를 제공해 줄 수 있다.

API를 만들 때 이 유연성을 응용하면 구현 클래스를 공개하지 않고도 그 객체를 반환 할 수 있어 API를 작게 유지할 수 있다. 이는 인터페이스를 정적 팩토리 메서드의 반환 타입으로 사용하는 인터페이스 기반 프레임워크(컬렉션) 을 만드는 핵심 기술이기도 하다.

컬렉션 프레임워크는 핵심 인터페이스들의 핵심 인터페이스에 수정 불가나 동기화 등의 기능을 덧붙인 유틸리티를 제공하는데, 이 구현체 대부분을 단 하나의 인스턴스화 불가 클래스인 java.util.Collections에서 정적 팩토리 메서드를 통해 얻도록 했다.

Step 4: 입력 매개변수에 따라 매번 다른 클래스의 객체를 반환 할 수 있다.

step1에서 우리는 시그니처에 따라 내용이 다른 인스턴스를 제공 할 수 있다는 것을 확인했다.

하지만 시그니처에 따라 다른 클래스(하위클래스)의 인스턴스도 제공 할 수 있다.

반환 타입의 하위 타입이기만 하면 어떤 클래스의 객체를 반환하든 상관없다.

클라이언트는 정적 팩토리 메소드가 건네주는 객체가 어느 클래스의 인스턴스인지 알 수도 없고 알 필요도 없다.

아래의 예제에서 RentCar와 NormarCar는 모두 Car의 하위 타입이다.

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public class Car {
 
    public static Car getCarByType(String type) {
        if ( type.equals("Rent") {
            return new RentCar();
        }     
        else {
            return new NormalCar();
        }
    }    
}
 
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Step 5: 정적 팩토리 메소드를 작성하는 시점에는 반환 할 객체의 클래스가 존재하지 않아도 된다.

인터페이스나 클래스가 만들어지는 시점에 하위 타입의 클래스가 존재하지 않아도 나중에 만들 클래스가 기존의 인터페이스나 클래스를 상속 받으면 언제든지 의존성을 주입받아서 사용이 가능하다.

반환 값이 인터페이스가 되며 정적 팩토리 메서드의 변경 없이 구현체를 바꿔 끼울 수 있다.

아래의 예제에서 Owner는 인터페이스이지만 구현체는 존재하지 않음에도 불구하고,

반환 값에 인터페이스인 ArrayList인 바꿀 수 있다.

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public class Car {
    
    public static List<Owner> getOwners() {
        return new ArrayList<>();
    }    
}
 
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이런 유연함은 서비스 제공자 프레임워크 (service provider framework)를 만드는 근간이 되는데,

대표적인 서비스 제공자 프레임워크로는 JDBC (Java Database Connectivity)가 있다.

서비스 제공자 프레임워크란

다양한 서비스 제공자들이 하나의 서비스를 구성하는 시스템으로 클라이언트가 실제 구현된 서비스를 이용할 수 있도록 하는데, 클라이언트는 세부적인 구현은 몰라도 서비스를 이용할 수 있다. JDBC의 경우 mysql, oracle등의 서비스 제공자들이 JDBC라는 하나의 서비스를 구성한다.

서비스 제공자 프레임워크 구성

  • 서비스 인터페이스: 구현체의 동작을 정의
  • 제공자 등록 API : 제공자가 구현체를 등록할 때 사용
  • 서비스 접근 API : 클라이언트가 서비스의 인스턴스를 얻을 때 사용. 클라이언트는 원하는 구현체의 조건을 명시할 수 있다. 이 서비스 접근 API가 서비스 제공자 프레임 워크의 근간이라고 한 ‘유연한 정적 팩토리’의 실체이다.
  • 서비스 제공자 인터페이스: 서비스 인터페이스의 인스턴스를 생성하는 팩토리 객체를 말한다.

이제 단점에 대해 알아보자.

Step 6 : 상속을 하려면 public이나 protected 생성자가 필요하니 정적 팩토리 메소드만 제공하면 하위 클래스를 만들 수 없다.

상속을 하기 위해서는 생성자가 필요없더라도 필수적으로 필요하다.

정적 팩토리 메소드만 제공하게 되면 상속보다는 컴포지션(합성) 사용을 유도 할 수 있고 불변 클래스로 만들기 위해 해당 제약을 지켜야한다는 점에서는 장점으로 받아들일 수 있다.

Step 7 : 정적 팩토리 메서드는 프로그래머가 찾기 힘들다.

생성자처럼 API 설명에 명확히 드러나지 않으니 사용자는 정적 팩토리 메서드 방식 클래스를 인스턴스화 할 방법을 알아내야 한다.

다음은 정적 팩토리 메서드에 흔히 사용되는 명명 방식들이다.

  • from : 매개 변수를 하나 받아서 해당 타입의 인스턴스를 반환하는 형변환 메서드

    예) Date d = Date.from(instant);

  • of : 여러 매개변수를 받아 적합한 타입의 인스턴스를 반환하는 집계 메서드

    예) Set<Rank> faceCards = EnumSet.of(JACK, QUEEN, KING);

  • valueOf : from과 of의 더 자세한 버전

    예) BigInteger prime = BigInteger.valueOf(Integer.MAX_VALUE);
  • **instance   getInstance : 매개변수로 명시한 인스턴스를 반환하지만, 같은 인스턴스임을 보장하지는 않는다.** 
    예) StackWalker luke = StackWalker.getInstance(options);

  • create 혹은 newInstance : instance 혹은 getInstance와 같지만, 매번 새로운 인스턴스를 생성해 반환함을 보장한다.

    예) Object newArray = Array.newInstance(classObject, arrayLen);

    getType : getInstance와 같으나, 생성할 클래스가 아닌 다른 클래스에 팩토리 메소드를 정의할 때 사용한다.

  • 예) FileStore fs = Files.getFileStore(path);

  • newType : newInstance와 같으나, 생성할 클래스가 아닌 다른 클래스에 팩토리 메소드를 정의할 때 사용한다.

    예) BufferedReader br = Files.newBufferedReader(path);

    type : getType과 newType의 간결한 버전

  • 예) List<Complaint> litany = Collections.list(legacyLitany);

정리하자면, 정적 팩토리 메소드와 public 생성자는 각자의 쓰임새가 있으니 상대적인 장단점을 이해하고 사용하는 것이 좋다. 그렇다고 하더라도 정적 팩토리 메소드를 사용하는게 유리한 경우가 더 많으므로 무작정 public 생성자를 제공하던 습관이 있다면 고쳐야한다.

참조 - 이펙티브 자바 3/E - 조슈아 블로크

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