item 17 leekyunghee - JAVA-JIKIMI/EFFECTIVE-JAVA3 GitHub Wiki

변경 가능성을 최소화하라

• 불변 클래스

인스턴스의 내부 값을 수정할 수 없는 클래스

String, 기본 타입의 박싱된 클래스, BigInteger, BicDecimal

클래스를 불변으로 만들기 위한 다섯 가지 규칙

• 객체의 상태를 변경하는 메서드(변경자)를 제공하지 않는다.
• 클래스를 확장할 수 없도록 한다.

• 상속을 막는 final로 선언

• 모든 필드를 final로 선언한다.

• 새로 생성된 인스턴스를 동기화 없이 다른 스레드로 건네도 문제없이 동작하게끔 보장하는 데도 필요하다. - 자바 언어 명세의 메모리 모델 부분 참고

• 모든 필드를 private으로 선언한다.

• 필드가 참조하는 가변 객체를 클라이언트에서 직접 접근해 수정하는 일을 막아준다.
• 기술적으로는 기본 타입 필드나 불변 객체를 참조하는 필드를 Public final로만 선언해도 불변 객체가 되지만 이렇게 하면 다음에 내부 표현을 바꾸지 못하므로 권하지 않음(아이템 15, 16)

• 자신 외에는 내부의 가변 컴포넌트에 접근할 수 없도록 한다.

• 클래스에 가변 객체를 참조하는 필드가 하나라도 있다면 클라이언트에서 그 객체의 참조를 얻을 수 없도록 해야 한다.
• 생성자, 접근자 readObject 메서드(아이템 88) 모두에서 방어적 복사를 수행하라.

불변 복소수 클래스 
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;
    }

    // 실수부와 허수부 값을 반환하는 접근자 메서드 
    public double realPart()      { return re; }
    public double imaginaryPart() { return im; }

    // 사칙연산 메서드 (plus, minus, times, dividedBy) 
    // plus 라는 메서드 이름 - 객체의 값을 변경하지 않는다는 의도 
    public Complex plus(Complex c) {
        return new Complex(re + c.re, im + c.im);
    }

    public Complex minus(Complex c) {
        return new Complex(re - c.re, im - c.im);
    }

    public Complex times(Complex c) {
        return new Complex(re * c.re - im * c.im,
                re * c.im + im * c.re);
    }

    public Complex dividedBy(Complex c) {
        double tmp = c.re * c.re + c.im * c.im;
        return new Complex((re * c.re + im * c.im) / tmp,
                (im * c.re - re * c.im) / tmp);
    }

    @Override public boolean equals(Object o) {
        if (o == this)
            return true;
        if (!(o instanceof Complex))
            return false;
        Complex c = (Complex) o;

        // == 대신 compare를 사용하는 이유는 63쪽을 확인하라.
        return Double.compare(c.re, re) == 0
                && Double.compare(c.im, im) == 0;
    }
    @Override public int hashCode() {
        return 31 * Double.hashCode(re) + Double.hashCode(im);
    }

    @Override public String toString() {
        return "(" + re + " + " + im + "i)";
    }
}

• 사칙연산 메서드들이 인스턴스 자신은 수정하지 않고 새로운 Complex 인스턴스를 만들어 반환하는 모습에 주목
• 함수형 프로그래밍

이처럼 피 연산자에 함수를 적용해 그 결과를 반환하지만 피연산자 자체는 그대로인 프로그래밍 패턴

불변 객체는 단순하다.

불변 객체는 근본적으로 스레드 안전하여 따로 동기화할 필요 없다.

여러 스레드가 동시에 사용해도 절대 훼손되지 않는다.

• 불변 객체에 대해서는 그 어떤 스레드도 다른 스레드에 영향을 줄 수 없으니 불변 객체는 안심하고 공유할 수 있다.

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);

// 불변 클래스는 자주 사용되는 인스턴스를 캐싱하여 같은 인스턴스를 중복 생성하지 않게 해주는 정적 팩터리(아이템 1)을 제공할 수 있다.
// 박싱된 기본 타입 클래스 전부와 BigInteger가 여기 속한다. 
// 정적 팩터리를 사용하면 여러 클라이언트가 인스턴스를 공유하여 메모리 사용량과 가비지 컬렉션 비용이 줄어든다. 

• 불볔 객체를 자유롭게 공유할 수 있다는 점은 방어적 복사(아이템 50)도 필요 없다는 결론
• 복사를 해도 원본가 똑같으니 의미가 없다.
• clone 메서드나 복사 생성자(아이템 13)을 제공하지 않는게 좋다.
• String 클래스의 복사 생성자는 되도록 사용하지 말아야한다. (아이템 6)

불변 객체는 Set의 원소로 쓰기에 안성맞춤

불변 객체의 단점

• 값이 다르면 반드시 독립된 객체로 만들어야 한다.

BigInteger moby = ...;
moby = moby.flipBit(0);

// BigInteger에서 비트 하나를 바꿔야 한다고 할 경우 

BitSet moby = ...;
moby = moby.flip(0);

// BitSet은 가변이다. 원하는 비트 하나만 상수 시간안에 바꿔주는 메소드를 제공 

다단계 연산들을 예측하여 기본 기능으로 제공

• String의 가변 동반 클래스 - StringBuilder, StringBuffer

불변 클래스를 만드는 설계 방법

• 모든 생성자를 private 혹은 package-private으로 만들고 public 정적 팩타리를 제공하는 방법

public final class Complex {
    private final double re;
    private final double im;


    **private** Complex(double re, double im) {
        this.re = re;
        this.im = im;
    }
 // 코드 17-2 정적 팩터리(private 생성자와 함께 사용해야 한다.) (110-111쪽)
    public static Complex valueOf(double re, double im) {
        return new Complex(re, im);
    }
}

// 패키지 바깥의 클라이언트에서 바라본 이 불변 객체는 사실상 final이다. 
// 정적 팩터리 방식은 다수의 구현 클래스를 활용한 유연성을 제공하고 객체 캐싱 기능을 추가해 성능을 끌어올릴 수도 있다. 

어떤 메서드도 객체의 상태중 외부에 비치는 값을 변경할 수 없다.

핵심 정리

- getter가 있다고 해서 무조건 setter를 만들지는 말자.
- 클래스는 꼭 필요한 경우가 아니라면 불변이어야 한다. 
- 단순한 값 객체는 항상 불변으로 만들자. 
- 성능 떄문에 어쩔 수 없다면 불변 클래스와 쌍을 이루는 가변 동반 클래스를 public 클래스로 제공하도록 하자.