[Effective Java 3/E] 1. 생성자 대신 정적 팩토리 메서드를 고려하라

이펙티브 자바(출처: yes24)

정적 팩토리 메서드(static factory method)

• public 생성자 - 클라이언트가 클래스의 인스턴스를 얻는 전통적인 수단
• 클래스는 생성자와 별도로 그 클래스의 인스턴스를 반환하는 정적 팩터리 메서드 제공 가능

[예시]

boolean 기본 타입의 박싱 클래스(boxed class)인 Boolean에서 발췌한 간단한 예

기본 타입인 boolean에서 값을 받아 Boolean 객체 참조로 변환

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

여기서 나오는 정적 팩토리 메서드는 디자인 패턴에서의 팩토리 메서드(Factory Method)와 다르다.

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클래스가 클라이언트에 public 생성자 대신(혹은 생성자와 함께) 정적 팩토리 메서드를 제공할 수 있다.

장점

1. 이름을 가질 수 있다.

• 정적 팩토리 메서드는 이름만 잘 지으면 반환될 객체의 특성을 쉽게 묘사 가능
• [예시] '값이 소수인 BigInteger을 반환한다'
  BigIntger(int, int, Random)보다 BigInteger.probablePrime가 의미를 더 잘 나타낸다.
• 한 클래스에 시그니처가 같은 생성자가 여러 개 필요할 것 같으면 생성자를 정적 팩토리 메서드로 바꾸고 각각의 차이를 잘 드러내는 이름을 지어라.

'시그니처'란 메소드 또는 생성자의 이름과 매개변수 목록을 가리킨다.
시그니처는 메소드를 고유하게 식별하는 데 사용되며, 반환 값의 유형은 시그니처에 포함되지 않는다. 시그니처는 메소드 오버로딩을 구별하는 데 중요한 역할을 한다. 메소드 오버로딩은 같은 이름의 메소드가 서로 다른 시그니처를 가지고 있는 경우에 발생한다.
[예시]
public void printMessage(String message) { // 메소드 내용 }
public void printMessage(int value) { // 메소드 내용 }
첫 번째 메소드는 문자열을 받는 반면, 두 번째 메소드는 정수를 받는다. 따라서 이 두 메소드는 서로 다른 시그니처를 가지고 있으며, 이를 통해 자바는 컴파일러가 어떤 메소드를 호출해야 하는지 판단할 수 있다. 이러한 시그니처는 메소드의 이름과 매개변수 유형 및 순서를 조합하여 생성된다. 반환 값의 유형은 시그니처에 포함되지 않기 때문에 반환 값의 유형만 다른 메소드는 오버로딩이 아니라 컴파일 오류를 일으킨다.

2. 호출될 때마다 인스턴스를 새로 생성하지는 않아도 된다.

• 불변 클래스(immutable class; 아이템 17)는 인스턴스를 미리 만들어 놓거나 새로 생성한 인스턴스를 캐싱하여 재활용하는 식으로 불필요한 객체 생성을 피할 수 있다.
• [예시] Boolean.valueOf(boolean) 메서드는 객체를 아예 생성하지 않는다.
• 따라서 (특히 생성 비용이 큰) 같은 객체가 자주 요청되는 상황이라면 성능을 상당히 끌어올려 준다.
• 플라이웨이트 패턴(Flyweight pattern)도 이와 비슷한 기법
• 반복되는 요청에 같은 객체를 반환하는 식으로 정적 팩토리 방식의 클래스는 언제 어느 인스턴스를 살아 있게 할지를 철저히 통제할 수 있다.
  → 이런 클래스를 인스턴스 통제(instance-controlled) 클래스라 한다.
  
  • 인스턴스를 통제하는 이유
    1. 클래스를 싱글톤(singleton; 아이템 3)으로 만들 수도, 인스턴스화 불가(noninstantiable; 아이템 4)로 만들 수도 있다.
    2. 불변 값 클래스(아이템 17)에서 동치인 인스턴스가 하나뿐임을 보장할 수 있다.(a == b일 때만 a.equals(b)가 성립)
    3. 인스턴스 통제는 플라이웨이트 패턴의 근간, 열거 타입(아이템 34)은 인스턴스가 하나만 만들어짐을 보장

3. 반환 타입의 하위 타입 객체를 반환할 수 있는 능력이 생긴다.

• 반환할 객체의 클래스를 자유롭게 선택할 수 있게 하는 유연성
• API를 만들 때 이 유연성을 응용하면 구현 클래스를 공개하지 않고도 그 객체를 반환할 수 있어 API를 작게 유지할 수 있다.
  → 인터페이스를 정적 팩토리 메서드의 반환 타입으로 사용하는 인터페이스 기반 프레임워크(아이템 20)를 만드는 핵심 기술
• 자바 컬렉션 프레임워크는 핵심 인터페이스들에 수정 불가나 동기화 등의 기능을 덧붙인 총 45개의 유틸리티 구현체 제공
  → 이 구현체 대부분을 단 하나의 인스턴스화 불가 클래스인 java.util.Collections에서 정적 팩토리 메서드를 통해 얻도록 함
• 컬렉션 프레임워크는 이 45개의 클래스를 공개하지 않기 때문에 API 외견을 훨씬 작게 만들 수 있었다.
  + 개념적인 무게(프로그래머가 API를 사용하기 위해 익혀야 하는 개념의 수와 난이도)도 낮춤
• 정적 팩토리 메서드를 사용하는 클라이언트는 얻은 객체를(그 구현 클래스가 아닌) 인터페이스만으로 다루게 된다.(아이템 64)

4. 입력 매개변수에 따라 매번 다른 클래스의 객체를 반환할 수 있다.

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

[예시] EnumSet 클래스(아이템 36)
EnumSet 클래스는 public 생성자 없이 오직 정적 팩토리만 제공하는데,
OpenJDK에서는 원소의 수에 따라 두 가지 하위 클래스 중 하나의 인스턴스를 반환한다.
(대다수에 해당하는) 원소가 64개 이하면 원소들을 long 변수 하나로 관리하는 RegularEnumSet의 인스턴스를,
65개 이상이면 long 배열로 관리하는 JumboEnumSet의 인스턴스를 반환한다.
클라이언트는 이 두 클래스의 존재를 모른다. EnumSet의 하위 클래스이기만 하면 되는 것이다.

5. 정적 팩토리 메서드를 작성하는 시점에는 반환할 객체의 클래스가 존재하지 않아도 된다.

• 이런 유연함은 서비스 제공자 프레임워크(service provider framework)를 만드는 근간이 된다.
  JDBC(Java Database Connectivity): 대표적인 서비스 제공자 프레임워크
• 서비스 제공자 프레임워크에서의 제공자(provider)는 서비스의 구현체이고, 이 구현체들을 클라이언트에 제공하는 역할을 프레임워크가 통제하여, 클라이언트를 구현체로부터 분리한다.
• 서비스 제공자 프레임워크는 3개의 핵심 컴포넌트로 이뤄진다.
  1. 서비스 인터페이스(service interface): 구현체의 동작을 정의
  2. 제공자 등록 API(provider registration API): 제공자가 구현체를 등록할 때 사용
  3. 서비스 접근 API(service access API): 클라이언트가 서비스의 인스턴스를 얻을 때 사용
• 클라이언트는 서비스 접근 API를 사용할 때 원하는 구현체의 조건을 명시할 수 있다.
  조건을 명시하지 않으면 기본 구현체를 반환하거나 지원하는 구현체들을 하나씩 돌아가며 반환한다.
  → 이 서비스 접근 API가 서비스 제공자 프레임워크의 근간이라고 한 '유연한 정적 팩토리'의 실체이다.
• 3개의 핵심 컴포넌트와 더불어 서비스 제공자 인터페이스(service provider interface)라는 네 번째 컴포넌트가 쓰이기도 한다.
  이 컴포넌트는 서비스 인터페이스의 인스턴스를 생성하는 팩토리 객체를 설명해준다.
• 서비스 제공자 인터페이스가 없다면 각 구현체를 인스턴스로 만들 때 리플렉션(아이템 65)을 사용해야 한다.

JDBC를 구성하는 컴포넌트의 역할
Connection: 서비스 인터페이스
DriverManager.registerDriver: 제공자 등록 API
DriverManager.getConnection: 서비스 접근자 API
Driver: 서비스 제공자 인터페이스

• 서비스 제공자 프레임워크 패턴에는 여러 변형이 있다.
  • 브릿지 패턴(bridge pattern): 서비스 접근 API는 공급자가 제공하는 것보다 더 풍부한 서비스 인터페이스를 클라이언트에 반환할 수 있다.
  • 의존 객체 주입(dependency injection, 의존성 주입) 프레임워크(아이템 5)도 강력한 서비스 제공자

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단점

1. 상속을 하려면 public이나 protected 생성자가 필요하다. → 정적 팩토리 메서드만 제공하면 하위 클래스를 만들 수 없다.

• 상속보다는 컴포지션을 사용(아이템 18)하도록 유도하고 불변 타입(아이템 17)으로 만들려면 이 제약을 지켜야 한다는 점에서 오히려 장점으로 받아들일 수도 있다.

2. 정적 팩토리 메서드는 프로그래머가 찾기 어렵다.

• 생성자처럼 API를 설명에 명확히 드러나지 않으니 사용자는 정적 팩토리 메서드 방식 클래스를 인스턴스화할 방법을 알아내야 한다.

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정적 팩토리 메서드에 흔히 사용하는 명명 방식

from

• 매개변수를 하나 받아서 해당 타입의 인스턴스를 반환해야 하는 형변환 메서드

Data d = Date.from(instant);

of

• 여러 매개변수를 받아 적합한 타입의 인스턴스를 반환하는 집계 메서드

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

valueOf

• from과 of의 더 자세한 버전

BigInteger prime = BigInteger.valueOf(Integer.MAX_VALUE);

instance 또는 getInstance

• (매개변수를 받는다면) 매개변수로 명시한 인스턴스를 반환하지만, 같은 인스턴스임을 보장하지는 않는다.

StackWalker luke = Stackwalker.getInstance(options);

create 또는 newInstance

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

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

getType

• getInstance와 같으나, 생성할 클래스가 아닌 다른 클래스에 팩토리 메서드를 정의할 때 사용.
• "Type"은 팩토리 메서드가 반환할 객체의 타입

FileStore fs = Files.getFileStore(path)

newType

• newInstance와 같으나, 생성할 클래스가 아닌 다른 클래스에 팩토리 메서드를 정의할 때 사용
• "Type"은 팩토리 메서드가 반환할 객체의 타입

BufferedReader br = new BufferedReader(path);

type

• getType과 newType의 간결한 버전

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

핵심 정리
정적 팩토리 메서드와 public 생성자는 각자의 쓰임새가 있으니 상대적인 장단점을 이해하고 사용하는 것이 좋다.
그렇다고 하더라도 정적 팩토리를 사용하는 게 유리한 경우가 더 많으므로 무작정 public 생성자를 제공하던 습관이 있으면 고치자.

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참고자료

이펙티브 자바 Effective Java 3/E - 조슈아 블로크 저/개앞맵시 역