[Effective Java 3/E] 6. 불필요한 객체 생성을 피해라

이펙티브 자바(출처: yes24)

불필요한 객체 생성을 파하라

String s = new String("bikini");

이 문장은 실행될 때마다 String 인스턴스를 새로 만듦 → 반복문이나 자주 호출되는 메서드 안에 있다면 쓸데없는 String 클래스가 수백만 개 만들어질 수도 있다.

String s = "bikini";

이 코드는 하나의 String 인스턴스를 사용한다.
이 방식을 사용한다면 같은 가상 머신 안에서 이와 똑같은 문자열 리터럴을 사용하는 모든 코드가 같은 객체를 재사용함이 보장된다.

생성자 대신 정적 팩토리 메서드(아이템 1)를 제공하는 불변 클래스에서는 정적 팩토리 메서드를 사용해 불필요한 객체 생성을 피할 수 있다.

Boolean(String) 생성자 대신 Boolean.valueOf(String) 팩토리 메서드를 사용하는 것이 좋다.
생성자는 호출할 때마다 새로운 객체를 만들지만 팩토리 메서드는 전혀 그렇지 않다. 가변 객체라 해도 사용 중 변경되지 않을 것임을 안다면 재사용 가능

생성 비용이 아주 비싼 객체가 반복해서 필요하다면 캐싱하여 재사용하라

[예시] 주어진 문자열이 유효한 로마 숫자인지를 확인하는 메서드 - 정규표현식 활용

static boolean isRomanNumeral(String s) {
    return s.matches("^(M{0,3})(CM|CD|D?C{0,3})(XC|XL|L?X{0,3})(IX|IV|V?I{0,3})$");
}

이 방식의 문제는 String.matches 메서드를 사용한다는 데 있다.

String.matches는 정규표현식으로 문자열 형태를 확인하는 가장 쉬운 방법이지만, 성능이 중요한 상황에서 반복해 사용하기엔 적합하지 않다.

• 이 메서드가 내부에서 만드는 정규표현식용 Pattern 인스턴스는 한 번 쓰고 버려져서 곧바로 가비지 컬렉션 대상이 된다.
• Pattern은 입력받은 정규표현식에 해당하는 유한 상태 머신을 만들기 때문에 인스턴스 생성 비용이 높다.
• 성능을 개선하려면 필요한 정규표현식을 표현하는 (불변인) Pattern 인스턴스를 클래스 초기화(정적 초기화9 과정에서 직접 생성해 캐싱해두고, 나중에 isRomanNumeral 메서드가 호출될 때마다 이 인스턴스를 재사용한다.

public class RomanNumerals {
    private static final Pattern ROMAN = Pattern.compile(
    "^(M{0,3})(CM|CD|D?C{0,3})(XC|XL|L?X{0,3})(IX|IV|V?I{0,3})$");

    static boolean isRomanNumeral(String s) {
        return ROMAN.matcher(s).matches();
    }
}

개선 후 달라진 점

• 이렇게 개선하면 isRomanNumeral이 빈번히 호출되는 상황에서 성능을 상당히 끌어올릴 수 있다.
  (필자의 컴퓨터의 경우 길이가 8인 문자열을 입력했을 때 개선 전에는 1.1µs → 0.17µs로 6.5배 빨라짐)
• 코드도 더 명확해진다.
  • 개선 전에는 존재조차 몰랐던 Pattern 인스턴스를 static final 필드로 꺼내어 이름을 지어주어 코드의 의미가 훨씬 잘 드러남

객체가 불변이라면 재사용해도 안전함이 명백하다. 하지만 훨씬 덜 명확하거나, 심지어 직관에 반대되는 상황도 있다.
어댑터(어댑터를 뷰(view)라고도 한다.)는 실제 작업은 뒷단 객체에 위임하고, 자신은 제2의 인터페이스 역할을 해주는 객체다.
어댑터는 뒷단 객체만 관리하면 되므로 뒷단 객체 외에는 관리할 상태가 없으므로 뒷단 객체 하나당 어댑터 하나씩만 만들어주면 충분하다.

예시로 Map 인터페이스의 keySet 메서드는 Map 객체 안의 키 전부를 담은 Set 뷰를 반환한다.
반환된 Set 인스턴스가 일반적으로 가변이더라도 반환된 인스턴스들은 기능적으로 모두 똑같다.
반환된 객체 중 하나를 수정하면 다른 모든 객체가 따라서 바뀐다. 모두가 똑같은 Map 인스턴스를 대변하기 때문이다.
따라서 keySet이 뷰 객체를 여러 개 만들어도 상관 없지만, 그럴 필요와 이득이 없다.

불필요한 객체를 만들어내느 또 다른 예 - 오토박싱(auto boxing)

오토박싱은 기본 타입과 그에 대응하는 박싱된 기본 타입의 구분을 흐려주지만, 완전히 없애주는 것은 아니다.

[예시] 모든 양의 정수의 총합을 구하는 메서드 - long 사용

private static long sum() {
    Long sum = 0L;
    for (long i = 0; i <= Integer.MAX_VALUE; i++) {
        sum += 1;
    }

    return sum;
}

제대로 구현했을 때보다 훨씬 느린 이유

• sum 변수를 long이 아닌 Long으로 선언하여 불필요한 Long 타입의 인스턴스가 약 231개나 만들어진 것
  (long 타입인 i가 Long타입인 sum에 더해질 때마다)
• 단순히 sum의 타입을 long으로만 바꿔주면 필자의 컴퓨터에서는 6.3초 → 0.59초로 빨라짐

박싱된 기본 타입보다는 기본 타입을 사용하고, 의도치 않은 오토박싱이 숨어들지 않도록 주의하자.

정리
아주 무거운 객체가 아닌 다음에야 단순히 객체 생성을 피하고자 자신만의 객체 풀(pool)을 만들지 말라.
예외적으로 데이터베이스 연결 같은 경우 생성 비용이 워낙 비싸니 재사용하는 편이 낫다.
하지만 일반적으로는 자체 객체풀은 코드를 헷갈리게 만들고 메모리 사용량을 늘리며 성능을 떨어뜨린다.
요즘 JVM 가비지 컬렉터는 상당히 최적화되어 있어 가벼운 객체용을 다룰 때는 직접 만든 객체 풀보다 훨씬 빠르다.