[Effec Java] Item.01 생성자 대신 정적 팩토리 메서드를 고려하라

이 글에서 얘기하는 정적 팩토리 메서드는 디자인 패턴에서의 펙토리 메서드와 다르다.
디자인 패턴 중에는 이와 일치하는 패턴은 없다.

 

클라이언트가 클래스의 인스턴스를 얻는 전통적인 수단은 public 생성자다. 하지만 모든 프로그래머가 꼭 알아둬야 할 기법이 하나 더 있다. 클래스는 생성자와 별도로 정적 팩토리 메서드(static factory method)를 제공할 수 있다.

그 클래스의 인스턴스를 반환하는 단순한 정적 메서드 말이다.

 

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

이 메서드는 기본 타입인 boolean값을 받아 Boolean 객체 참조로 변환해 준다.

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

 

클래스는 클라이언트에 public 생성자 대신 정적 펙토리 메서드를 제공할 수 있다.

 

이 방식(정적 펙토리 메서드 사용 시)에는 장점과 단점이 존재한다.

 

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장점

 

1. 이름을 가질 수 있다.

 

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

예컨데 생성자인 BigInteger(int, int, Random)과 정적 메서드인 BigInteger.probablePrime 중 어느 쪽이 '값이 소수인 BigInteger를 반환한다' 는 의미를 잘 설명할 것 같은가

 

하나의 시그니처로는 생성자를 하나만 만들 수 있다.

입력 매개변수들의 순서를 다르게 한 생성자를 새로 추가하는 식으로 이 제한을 피할 수 있지만 그런 API를 사용하는 개발자는 각 생성자가 어떤 역할을 하는지 정확히 기억하기 어려워 엉뚱한 것을 호출하는 실수를 할 수 있다.

 

정적 팩토리 메서드에는 이런 제약이 없다.

한 클래스에 시그니처가 같은 생성자가 여러 개 필요할 것 같으면, 생성자를 정적 팩토리 메서드로 바꾸고 각각의 차이를 잘 드러내는 이름을 지어주자.

 

2. 호출될 때마다 인스턴스를 새로 생성하지 않아도 된다.

 

이 덕분에 불변 클래스(immutable class - 아이템 17)는 인스턴스를 미리 만들어 놓거나 새로 생성한 인스턴스를 캐싱하여 재활용하는 식으로 불필요한 객체 생성을 피할 수 있다.

 

대표적인 예인 Boolean.valueOf(boolean) 메서드는 객체를 아예 생성하지 않는다. 따라서 같은 객체가 자주 요청되는 상황이라면 성능을 상당히 끌어올려 준다.

 

반복되는 요청에 같은 객체를 반환하는 식으로 정적 펙토리 방식의 클래스는 언제 어느 인스턴스를 살아 있게 할지를 철저히 통제할 수 있다. 이런 클래스를 인스턴스 통제(instance-controlled) 클래스라 한다.

 

그렇다면 인스턴스를 통제하는 이유는 무엇일까? 인스턴스를 통제하면 클래스를 싱글턴(singleton-아이템3)으로 만들 수 도, 인스턴스화 불가(noninstantiable-아이템4)로 만들 수도 있다. 또한 불변 값 클래스(아이템17)에서 동치인 인스턴스가 단 하나뿐임을 보장할 수 있다. (a == b 일 때만, a.equals(b)가 성립).

 

3. 반환 타입의 하위 타입 객체를 반환할 수 있는 능력이 있다.

 

이 능력은 반환할 객체의 클래스를 자유롭게 선택할 수 있게 하는 '엄청난 유연성'을 선물한다.

API를 만들 때 이 유연성을 응용하면 구현 클래스를 공개하지 않고도 그 객체를 반환할 수 있어 API를 작게 유지할 수 있다. 이는 인터페이스를 정적 펙토리 메서드의 반환 타입으로 사용하는 인터페이스 기반 프레임워크(아이템20)를 만드는 핵심 기술이기도 하다.

 

자바8 이전에는 인터페이스에 정적 메서드를 선언할 수 없었다.

예컨데 자바 컬렉션 프레임워크는 핵심 인터페이스들에 수정 불가나 동기화 등의 기능을 덧붙인 총 45개의유틸리티 구현체를 제공하는데, 이 구현체 대부분을 단 하나의 인스턴스화 불가 클래스인 java.util.Collections에서 정적 팩토리 메서드를 통해 얻도록 했다.

 

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

 

반환 타입의 하위 타입이기만 하면 어떤 클래스의 객체를 반환하든 상관없다.

 

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

 

이런 유연함은 서비스 제공자 프레임워크(service provider framework)를 만드는 근간이 된다.

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

 

서비스 제공자 프레임워크는 3개의 핵심 컴포넌트로 이루어진다.

• 구현체의 동작을 정의하는 서비스 인터페이스
• 제공자가 구현체를 등록할 때 사용하는 제공자 등록 API
• 클라이언트가 서비스의 인스턴스를 얻을 때 사용하는 서비스 접근 API

클라이언트는 서비스 접근 API를 사용할 때 원하는 구현체의 조건을 명시할 수 있다. 조건을 명시하지 않으면 기본 구현체를 반환하거나 지원하는 구현체들을 하나씩 돌아가면서 반환한다.

 

이 서비스 접근 API가 바로 서비스 제공자 프레임워크의 근간이라고 한 '유연한 정적 팩토리'의 실체이다.

 

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단점

 

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

 

앞서 이야기한 컬렉션 프레임워크의 유틸리티 구현 클래스들은 상속할 수 없다는 이야기다.

 

2. 정적 팩토리 메서드는 프로그래머가 찾기 어렵다.

 

생성자처럼 API설명에 명확히 드러나지 않으니 사용자는 정적 팩토리 메서드 방식 클래스를 인스턴스화할 방법을 알아내야 한다.

 

다음은 정적 팩토리 메서드에 흔히 사용하는 명명 방식들이다.

• from : 매개변수를 하나 받아서 해당 타입의 인스턴스를 반환하는 형변환 메서드

 

• of : 여러 매개변수를 받아 적합한 타입의 인스턴스를 반환하는 집게 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 혹은 getInstance : (매개변수를 받는다면) 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.
  • Object newArray = Array.newInstance(classObject, arrayLen);

 

• getType : getInstance와 같으나, 생성할 클래스가 아닌 다른 클래스에 팩토리 메서드를 정의할 때 쓴다. "Type"은 팩토리 메서드가 반환할 객체의 타입이다.
  • 예) FileStore fs = Files.getFileStore(path);

 

• newType : newInstance와 같으나, 생성할 클래스가 아닌 다른 클래스에 팩토리 메서드를 정의할 때 쓴다. "Type"은 팩토리 메서드가 반환할 객체의 타입이다.
  • 예) BufferedReader br = Files.newBufferedReader(path);

 

• type : getType 과 newType의 간결한 버전
  • 예) List<Complaint> litany = Collections.list(legacyLitany);

 

 

핵심 정리

정적 팩토리 메서드와 public생성자는 각자의 쓰임새가 있으니 상대적인 장단점을 이해하고 사용하는 것이 좋다.
그렇다고 하더라도 정적 팩토리를 사용하는게 유리한 경우가 더 많으므로 무작정 public 생성자를 제공하던 습관이 있다면 고치자.