Effective Java - Item 17

변경 가능성을 최소화하라

불변 클래스란 - 그 인스턴스의 내부 값을 수정할 수 없는 클래스다.

불변 인스턴스에 간직된 정보는 고정되어 객체가 파괴되는 순간까지 절대 달라지지 않는다. (String, 기본 타입의 박싱된 클래스들, BigInteger, BigDecimal)

불변 클래스는 가변 클래스보다 설계하고 구현하고 사용하기 쉬우며, 오류가 생길 여지도 적고 훨씬 안전하다.

클래스를 분변으로 만들기 위한 다섯 가지 규칙

• 객체의 상태를 변경하는 메서드(변경자)를 제공하지 않는다.

• 클래스를 확장할 수 없도록 한다.

  • 하위 클래스에서 부주의하게 혹은 나쁜 의도로 객체의 상태를 변하게 만드는 사태를 막아준다.
  • 상속을 막는 대표적인 방법 : 클래스를 final로 선언

• 모든 필드를 final로 선언한다.

  • 시스템이 강제하는 수단을 이용해 설계자의 의도를 명확히 드러내는 방법이다.
  • 새로 생성된 인스턴스를 동기화 없이 다른 스레드로 건네도 문제없이 동작하게끔 보장하는 데도 필요하다.

• 모든 필드를 private으로 선언한다.

  • 필드가 참조하는 가변 객체를 클라이언트에서 직접 접근해 수정하는 일을 막아준다.
  • 기술적으로는 기본 타입 필드나 불변 객체를 참조하는 필드를 public final로만 선언해도 불변 객체가 되지만, 다음 릴리스에서 내부 표현을 바꾸지 못하므로 권하지는 않는다.

• 자신 외에는 내부의 가변 컴포넌트에 접근할 수 없도록 한다.

  • 클래스에 가변 객체를 참조하는 필드가 하나라도 있다면 클라이언트에서 그 객체의 참조를 얻을 수 없도록 해야 한다.
  • 이런 필드는 절대 클라이언트가 제공한 객체 참조를 가리키게 해서는 안 되며, 접근자 메서드가 그 필드를 그대로 반환해서도 안 된다.
  • 생성자, 접근자, readObject 메서드 모두에서 방어적 복사를 수행!

불변 객체는 단순하다. 불변 객체는 생성된 시점의 상태를 파괴될 때까지 그대로 간직한다.

불변 객체는 근본적으로 스레드 안전하여 따로 동기화할 필요 없다. 여러 스레드가 동시에 사용해도 절대 훼손되지 않는다. 불변 객체는 안심하고 공유할 수 있다. -> 불변 클래스라면 한번 만든 인스턴스를 최대한 재활용하기를 권한다.

불변 객체를 자유롭게 공유할 수 있다는 점은 방어적 복사도 필요 없다는 결론으로 자연스럽게 이어진다. 아무리 복사해봐야 원본가 똑같으니 복사 자체가 의미가 없다. 그러니 불변 클래스는 clone 메서드나 복사 생성자를 제공하지 않는 게 좋다.

불변 객체는 자유롭게 공유할 수 있음은 물론, 불변 객체끼리는 내부 데이터를 공유할 수 있다.

객체를 만들 때 다른 불변 객체들을 구성 요소로 사용하면 이점이 많다. 값이 바뀌지 않는 구성요소들로 이뤄진 객체라면 그 구조가 아무리 복잡하더라도 불변식을 유지하기 훨씬 수월하기 때문이다.

불변 객체는 그 자체로 실패 원자성을 제공한다. 상태가 절대 변하지 않으니 잠깐이라도 불일치 상태에 빠질 가능성이 없다.

실패 원자성(failure atomicity) : 메서드에서 예외가 발생한 후에도 그 객체는 여전히 (메서드 호출 전과 똑같은) 유효한 상태여야 한다는 성질

불변 클래스의 단점 : 값이 다르면 반드시 독립된 객체로 만들어야 한다는 것. 값의 가짓수가 많다면 이들을 모두 만드는 데 큰 비용을 치러야 한다.

불변 클래스를 만드는 또 다른 설계 방법 몇 가지

• 자신을 상속하지 못하게 함 - 가장 쉬운 방법 : final 클래스로 선언
• 더 유연한 방법 : 모든 생성자를 private 혹은 package-private으로 만들고 public 정적 팩터리를 제공 <- 최선일 때가 많다.

정적 팩터리 방식은 다수의 구현 클래스를 활용한 유연성을 제공하고, 이에 더해 다음 릴리스에서 객체 캐싱 기능을 추가해 성능을 끌어올릴 수도 있다.

모든 클래스를 불변으로 만들 수는 없다. 불변으로 만들 수 없는 클래스라도 변경할 수 있는 부분을 최소한으로 줄이자. 객체가 가질 수 있는 상태의 수를 줄이면 그 객체를 예측하기 쉬워지고 오류가 생길 가능성이 줄어든다. 그러니 꼭 변경해야 할 필드를 뺀 나머지 모두를 final로 선언하자. - 다른 합당한 이유가 없다면 모든 필드는 private final이어야 한다.