Java에서 불변 객체

🎈 불변(immutable) 객체란?

객체 생성 이후에는 객체의 상태가 바뀌지 않는 객체

 

 

🎈 불변 객체의 장점

1. 이해하기 쉽고 안정적인 서비스 개발에 도움이 된다

2. map, set, cache에 쓰기에 적절하다. 

 

예를 들어 아래와 같은 문제가 발생했을 때

Set<RGB> myRGBs = new HashSet<>();

RGB green = new RGB(0, 128, 0);
myRGBs.add(green);

RGB invertedGreen = green.invert();

System.out.println(myRGBs.contains(invertedGreen)); //예상: false, 결과: false
System.out.println(myRGBs.contains(green)); //예상: true, 결과: false

RGB greenAgain = new RGB(0, 128, 0);
System.out.println(myRGBs.contains(greenAgain)); //예상: true, 결과: false

public class RGB {
    private int r, g, b;
    
    public RGB(int r, int g, int b){
    	this.r = r; this.g = g; this.b = b;
    }
    
    public int hashCode() {
    	return r << 16 + g << 8 + b;
    }
    
    public boolean equals(Object obj) {
    	RGB o = (RGB) obj;
        return r == o.r && g == o.g && b == o.b;
    }
    
    //객체의 상태를 바꿔서 해시셋이 제대로 동작하지 않게만드는 부분
    public RGB invert() {
    	r = 255 - r; g = 255 - g; b = 255 - b;
        return this;
    }
}

 

 

이런 식으로 바꿔 해결한다. 

private final int r, g, b;
...
public RGB invert() {
	RGB inv = new RGB(255-r, 255-g, 255-b);
    return inv;
}

 

 

3. (일반적으로) thread-safe 하다.

4. 불변 객체를 필드로 쓰면 방어적 복사를 할 필요가 없다. 

 

→  모든 것을 불변 객체로 표현할 순 없지만 가능하다면 불변 객체로 표현하는 것을 추천함. 

 

 

 

 

 

 

Java의 String

String은 Java의 대표적인 불변 객체

String easyCode = "쉬운코드"
String sameRef = easyCode;
System.out.println(easyCode == sameRef); //true

easyCode = "더쉬운코드" //아예 새로운 문자열을 할당한다. 
System.out.println(easyCode == sameRef); //false

 

 

 

 

 

🎈 Java에서 불변 객체 만들기

1. 생성자를 제외하고 상태를 바꿀만한 메서드를 모두 제거

2. 모든 필드를 private final로 지정

 

클래스를 아래와 같이 불변 객체로 만들어도

public class Person {
    private final String name;
    
    public Person(String name) {
    	this.name = name;
    }
    
    public String getName() {
    	return name;
    }
}

 

 

다음과 같이 getter를 재정의하여 가변 객체인 것처럼 만들 수 있음

public class NewPerson extends Person {
    private String newName;
    
    public NewPerson(String name) {
    	super(name);
        newName = name;
    }
    
    public void setName(String name) {
    	this.newName = name;
    }
    
    public String getName() {
    	return this.newName;
    }
}

Person person = new NewPerson("messi");
System.out.println(person.getName()); //messi

NewPerson newPerson = (NewPerson) person;
newPerson.setName("wow");

System.out.println(person.getName()); //wow

 

 

→ 3. 자녀 클래스의 메서드 override 금지. 즉, 클래스 상속 금지

- 클래스 앞에 final 키워드를 붙이거나

- 생성자의 접근제어자를 public → private으로 바꾸고 static factory method를 통해 객체를 생성

 

 

 

만약 객체의 필드 중에  가변(mutable) 객체를 가리키는 레퍼런스가 있다면?

 

→ 4. mutable 객체의 레퍼런스를 공유해서 사용하지 말 것.

이를 위해 방어적 복사를 활용

public final class Person {
    private final String name;
    private final RGB rgb; //RGB is mutable. RGB가 가변 객체인 경우를 가정
    
    public Person(String name, RGB rgb) {
        this.name = name;
        this.rgb = new RGB(rgb.r, rgb.g, rgb.b); //방어적 복사
        //this.rgb = rgb; RGB가 가변 객체였다면 방어적 복사 필요 없음. 
    }
    
    public String getName() {
    	return name;
    }
    
    public RGB getRGB() {
    	//return rgb; RGB가 가변 객체였다면 방어적 복사 필요 없음. 
    	return new RGB(rgb.r, rgb.g, rgb.b); //방어적 복사
    }
}

RGB green = new RGB(0, 128, 0);

Person person = new Person("messi", green);
System.out.println(person.getRGB().g); //128

RGB myRGB = person.getRGB();
myRGB.g = 0;
System.out.println(person.getRGB().g); //128

 

 

 

 

🎈 List를 필드로 가진다면?

List와 List에 있는 mutable 객체 모두 방어적 복사를 해야한다. 

public final class Person {
    private final String name;
    private final List<RGB> rgbs; //RGB is mutable
    
    public Person(String name, List<RGB> rgbs) {
    	this.name = name;
        this.rgbs = copy(rgbs);
    }
    
    public String getName() {
    	return name;
    }
    
    public List<RGB> getRGBs() {
    	return copy(rgbs);
    }
    
    private List<RGB> copy(List<RGB> rgbs) {
    	List<RGB> cps = new ArrayList<RGB>();
        rgbs.forEach(o -> cps.add(new RGB(o.r, o.g, o.b)));
        return rgbs;
        //만약 RGB가 immutable 객체였다면 rgb를 얕은 복사해도 관계없으므로 아래와 같이 처리
        //return new ArrayList<>(rgbs); 
        //또는 생성자에서
        //this.rgbs = Collections.unmodifiableList(rgbs); 로 처리하면 return rgbs;로 바로 return
    }
}

 

 

 

 

 

 

immutable의 미묘한 의미 차이

외부에 노출되는 상태 정보는 immutable하지만 내부에서만 관리되는 상태는 mutable한 경우에도 immutable 객체라고 부르기도 한다. 이런 경우에는 immutable 객체도 thread-safe하지 않을 수 있음. 

파이썬에서는 mutable한 필드를 가진 immutable 클래스도 immutable한 객체라고 정의함. 

 

 

 

 

출처: https://www.youtube.com/watch?v=EOGOJdBy2Rg&list=PLcXyemr8ZeoT-_8yBc_p_lVwRRqUaN8ET&index=27