정적 팩터리와 생성자에는 똑같은 제약이 하나 있다. 선택적 매개변수가 많을 때 적절히 대응하기 어렵다 는 점이다.
클래스용 생성자 혹은 정적 팩토리의 모습
선택 매개변수
가 많을 때 대안에 대해 알아보자.
첫 번째 대안 : 점층적 생성자 패턴
프로그래머들은 이럴 때, 점층적 생성자 패턴(telescoping constructor pattern)
을 즐겨 사용했다.
점층적 생성자 패턴이란?
필수 매개변수만 받는 생성자, 필수 매개변수와 선택 매개변수 1개를 받는 생성자, 선택 매개변수를 2개까지 받는 생성자... 형태로 선택 매개변수를 전부 다 받는 생성자까지 늘려가는 방식 이다.
Copy public class NutritionFacts {
// 필수 필드
private final int servingSize; // (ml, 1 회 제공량)
private final int servings; // (회, 총 n회 제공량)
// 선택적 필드
private final int calories; // (1회 제공량당)
private final int fat; // (g/1 회 제공량)
private final int sodium; // (mg/1 회 제공량)
private final int carbohydrate; // (g/1 회 제공량)
// 필수 필드만 받는 생성자
public NutritionFacts ( int servingSize , int servings) {
this (servingSize , servings , 0 ); // 다른 생성자 호출
}
// 필수 필드 + 선택적 필드 (calories)
public NutritionFacts ( int servingSize , int servings , int calories) {
this (servingSize , servings , calories , 0 ); // 다른 생성자 호출
}
// 필수 필드 + 선택적 필드 (calories, fat)
public NutritionFacts ( int servingSize , int servings , int calories , int fat) {
this (servingSize , servings , calories , fat , 0 ); // 다른 생성자 호출
}
// 필수 필드 + 선택적 필드 (calories, fat, sodium)
public NutritionFacts ( int servingSize , int servings , int calories , int fat , int sodium) {
this (servingSize , servings , calories , fat , sodium , 0 ); // 다른 생성자 호출
}
// 모든 필드를 받는 생성자 (최종 생성자)
public NutritionFacts ( int servingSize , int servings , int calories , int fat , int sodium , int carbohydrate) {
this . servingSize = servingSize;
this . servings = servings;
this . calories = calories;
this . fat = fat;
this . sodium = sodium;
this . carbohydrate = carbohydrate;
}
}
이 클래스의 인스턴스를 만들려면 원하는 매개변수를 모두 포함한 생성자 중 가장 짧은 것을 골라 호출 하면 된다.
Copy NutritionFacts cocaCola = new NutritionFacts( 240 , 8 , 100 , 0 , 35 , 27 ) ;
이런 생성자의 경우, 사용자가 설정하길 원치 않는 매개변수까지 포함하기 쉬운데, 그런 매개변수에도 값을 지정해줘야 한다.
결국, 점층적 생성자 패턴도 쓸 수는 있지만, 매개변수 개수가 많아지면 클라이언트 코드를 작성하거나 읽기 어렵다
매개변수를 유효한지 생성자에서만 확인하면 일관성 유지 가능
두 번째 대안 : 자바빈즈(javaBeans patteren) 패턴
자바빈즈 패턴이란?
매개변수가 없는 생성자로 객체를 만든 후, 세터(setter) 메서드
들을 호출해 원하는 매개변수의 값을 설정하는 방식
Copy public class NutritionFacts {
// 필수 필드 (기본값 -1로 초기화)
private int servingSize = - 1 ; // 필수
private int servings = - 1 ; // 필수
// 선택적 필드 (기본값 0으로 초기화)
private int calories = 0 ;
private int fat = 0 ;
private int sodium = 0 ;
private int carbohydrate = 0 ;
// 기본 생성자
public NutritionFacts () { }
// 세터 메서드들
public void setServingSize ( int val) {
servingSize = val;
}
public void setServings ( int val) {
servings = val;
}
public void setCalories ( int val) {
calories = val;
}
public void setFat ( int val) {
fat = val;
}
public void setSodium ( int val) {
sodium = val;
}
public void setCarbohydrate ( int val) {
carbohydrate = val;
}
// 추가로 필요하다면 각 필드를 반환하는 getter 메서드도 정의할 수 있다.
}
자바 빈즈 패턴의 장점
Copy NutritionFacts cocaCola = new NutritionFacts() ;
cocaCola . setServingSize ( 240 );
cocaCola . setSe rvings( 8 ) ;
cocaCola . setCalories ( 100 );
cocaCola . setSod ium( 35 ) ;
cocaCola . setCa rbohyd rate( 27 ) ;
자바 빈즈 패턴의 단점
자바빈즈 패턴에서는 객체 하나를 만들려면 메서드를 여러 개 호출 해야 하고, 객체가 완전히 생성되기 전까지는 일관성(consistency)
이 무너진 상태 에 놓이게 된다.
일관성이 깨진 객체가 만들어지면, 버그를 심은 코드와 그 버그 때문에 런타임에 문제를 겪는 코드가 물리적으로 멀리 떨어져 있기 때문에 디버깅도 만만치 않음 => 이로 인해 클래스불변
으로 만들 수 없음
스레드 안정성을 얻으려면 프로그래머가 추가 작업 필요
대안으로 freeze 메서드가 있으나 확실히 호출해줬는지를 컴파일러가 보증 할 방법이 없어서 런타임 오류에 취약하다.
세 번째 대안 : 빌더 패턴(Builder pattern)
점층적 생성자 패턴의 안전성과 자바 빈즈 패턴의 가독성을 겸비하며, 빌더 패턴은 (파이썬과 스칼라에 있는) 명명된 선택적 매개변수
를 흉내낸 것
빌더 패턴이란?
클라인언트는 필요한 객체를 직접 만드는 대신, 필수 매개변수만으로 생성자(혹은 정적 팩토리)를 호출해 빌더 객체를 얻는다.
빌더 객체가 제공하는 일종의 세터 메서드들로 원하는 선택 매개변수들을 설정한다.
마지막으로, 매개변수가 없는 build 메서드
를 호출해 우리에게 필요한 (보통은 불변인) 객체를 얻는다.
빌더는 생성할 클래스 안에 정적 멤버 클래스로 만들어두는 게 보통
Copy public class NutritionFacts {
private final int servingSize;
private final int servings;
private final int calories;
private final int fat;
private final int sodium;
private final int carbohydrate;
public static class Builder {
// 필수 매개변수
private final int servingSize;
private final int servings;
// 선택 매개변수 - 기본값으로 초기화한다.
private int calories = 0 ;
private int fat = 0 ;
private int sodium = 0 ;
private int carbohydrate = 0 ;
public Builder ( int servingSize , int servings) {
this . servingSize = servingSize;
this . servings = servings;
}
public Builder calories ( int val) {
calories = val;
return this ;
}
public Builder fat ( int val) {
fat = val;
return this ;
}
public Builder sodium ( int val) {
sodium = val;
return this ;
}
public Builder carbohydrate ( int val) {
carbohydrate = val;
return this ;
}
public NutritionFacts build () {
return new NutritionFacts( this ) ;
}
}
private NutritionFacts ( Builder builder) {
servingSize = builder . servingSize ;
servings = builder . servings ;
calories = builder . calories ;
fat = builder . fat ;
sodium = builder . sodium ;
carbohydrate = builder . carbohydrate ;
}
}
메서드 연쇄(method chaining) 혹은 플루언트 API(fluent API)
NutritionFacts 클래스 : 모든 매개변수의 기값들을 한 곳에 모아둠
빌더의 세터 메서드들은 빌더 자신을 반환하기 때문에 연쇄적으로 호출 할 수 있다.
클라이언트 코드의 모습
Copy NutritionFacts cocaCola = new NutritionFacts . Builder ( 240 , 8 )
. calories ( 100 )
. sodium ( 35 )
. carbohydrate ( 27 )
. build ();
장점
클라이언트 코드는 쓰기 쉽고, 무엇보다 읽기 쉽다.
빌더 패턴은 상당히 유연하다. 빌더 하나로 여러 객체를 순회하면서 만들 수 있고, 빌더에 넘기는 매개변수에 따라 다른 객체를 만들 수도 있다.
생성자로는 누릴 수 없는 사소한 이점으로, 빌더를 이용하면 가변인수(varargs) 매개변수
를 여러 개 사용할 수 있다.
단점
객체를 만들려면, 그에 앞서 빌더부터 만들어야 한다. 빌더 생성 비용이 크지는 않지만 성능에 민감한 상황에서는 문제가 될 수 있다.
점층적 생성자 패턴보다는 코드가 장황해서 매개변수 가 4개 이상은 되어야 값어치를 한다. BUT, API는 시간이 지날수록 매개변수 가 많아지는 경향이 있음을 명심하자
✔️ 불변(immutable 혹은 immutability)
은 어떠한 변경도 허용하지 않는다는 뜻 으로, 주로 변경을 허용하는 가변(mutable) 객체와 구분하는 용도로 쓰인다. 대표적으로 String 객체는 한번 만들어지면 절대 값을 바꿀 수 없는 불변 객체다. 한편, 불변식(invariant)
은 프로그램이 실행되는 동안, 혹은 정해진 기간 동안 반드시 만족해야 하는 조건 을 말한다. 다시 말해 변경을 허용할 수는 있으나 주어진 조건 내에서 만 허용한다는 뜻이다. 예컨대 리스트의 크기는 반드시 0 이상이어야 하니, 만약 한순간 이라도 음수 값이 된다면 불변식이 깨진 것이다.
가변 객체에도 불변식은 존재할 수 있으며, 넓게 보면 불변은 불변식의 극단적 인 예라 할 수 있다.
계층적으로 설계된 클래스와 쓰기 좋은 빌더 패턴
1. 추상 클래스 Pizza
Copy public abstract class Pizza {
public enum Topping { HAM , MUSHROOM , ONION , PEPPER , SAUSAGE }
final Set < Topping > toppings;
abstract static class Builder < T extends Builder < T >> {
EnumSet < Topping > toppings = EnumSet . noneOf ( Topping . class );
public T addTopping ( Topping topping) {
toppings . add ( Objects . requireNonNull (topping));
return self() ;
}
abstract Pizza build ();
// 하위 클래스는 이 메서드를 재정의(overriding)하여 "this"를 반환해야 한다.
protected abstract T self ();
}
Pizza ( Builder < ? > builder) {
toppings = builder . toppings . clone (); // 아이템 50 참조
}
}
Pizza
클래스는 피자의 기본 속성을 정의하고, Topping
열거형을 포함
Builder
내부 클래스는 제네릭 타입으로, 피자 빌더를 생성하는 데 필요한 메서드를 정의
addTopping
메서드는 토핑을 추가하는 역할을 하며, self
메서드는 하위 클래스에서 구현되어야
2. 뉴욕 피자 (NyPizza)
Copy public class NyPizza extends Pizza {
public enum Size { SMALL , MEDIUM , LARGE }
private final Size size;
public static class Builder extends Pizza . Builder < Builder > {
private final Size size;
public Builder ( Size size) {
this . size = Objects . requireNonNull (size);
}
@ Override
public NyPizza build () {
return new NyPizza( this ) ;
}
@ Override
protected Builder self () {
return this ;
}
}
private NyPizza ( Builder builder) {
super(builder);
size = builder . size ;
}
}
NyPizza
클래스는 Pizza
의 하위 클래스이며, 피자의 크기(Size
)를 추가로 정의
Builder
클래스는 Pizza.Builder
를 상속받아 뉴욕 피자 전용 빌더를 구현
build
메서드는 NyPizza
객체를 반환하며, self
메서드는 자신을 반환
3. 칼초네 피자 (Calzone)
Copy public class Calzone extends Pizza {
private final boolean sauceInside;
public static class Builder extends Pizza . Builder < Builder > {
private boolean sauceInside = false ; // 기본값
public Builder sauceInside () {
sauceInside = true ;
return this ;
}
@ Override
public Calzone build () {
return new Calzone( this ) ;
}
@ Override
protected Builder self () {
return this ;
}
}
private Calzone ( Builder builder) {
super(builder);
sauceInside = builder . sauceInside ;
}
}
Calzone
클래스는 Pizza
의 또 다른 하위 클래스로, 소스가 안에 들어가는지 여부를 나타내는 sauceInside
변수를 포함함
Builder
클래스는 sauceInside
메서드를 통해 소스를 추가할 수 있는 기능을 제공
4. 클라이언트 코드 예시
Copy NyPizza pizza = new NyPizza . Builder ( NyPizza . Size . SMALL )
. addTopping ( Pizza . Topping . SAUSAGE )
. addTopping ( Pizza . Topping . ONION )
. build ();
Calzone calzone = new Calzone . Builder ()
. addTopping ( Pizza . Topping . HAM )
. sauceInside ()
. build ();
클라이언트 코드는 Builder
를 사용하여 쉽고 직관적으로 피자를 생성
NyPizza
와 Calzone
객체는 각각의 빌더를 통해 생성
요약
각 하위 클래스는 자신의 특성을 추가하면서도 상위 클래스의 빌더 메서드를 재사용합니다. 이로 인해 클라이언트는 형변환을 걱정하지 않고도 다양한 피자 객체를 생성할 수 있다. 빌더 패턴은 유연성과 가독성을 높이며, 객체 생성 과정에서의 복잡성
을 줄여줌
✔️ 생성자나 정적 팩터리가 처리해야 할 매개변수가 많다면 빌더 패턴을 선택하는 게 낫다. 매개변수 중 다수가 필수가 아니거나 같은 타입이면 특히 더 그렇다. 빌더는 점층적 생성자보다 클라이언트 코드를 읽고 쓰기가 훨씬 간결하고, 자바빈즈보다 훨씬 안전하다.
static을 사용하지 말고.. 하게 되면... 결국 메모리에 빌더가 남아있다는