Effective Java - Item 6

불필요한 객체 생성을 피하라

똑같은 기능의 객체를 매번 생성하기보다는 객체 하나를 재사용하는 편이 나을 때가 많다. 특히 불변 객체는 언제든 재사용할 수 있다.

// 이렇게 하면 안됨🙅🏻‍♂️
String s = new String("banana");

위의 문장은 실행될 때마다 String 인스턴스를 새로 만든다. 이 문장이 반복문이나 빈번히 호출되는 메서드 안에 있다면 쓸데없는 String 인스턴스가 수백만 개 만들어질 수도 있다.

String s = "banana";

위 코드는 새로운 인스턴스를 매번 만드는 대신 하나의 String 인스턴스를 사용한다. 이 방식을 사용한다면 같은 가상 머신 안에서 이와 똑같은 문자 리터럴을 사용하는 모든 코드가 같은 객체를 재사용함이 보장된다.

Heap 영역의 String constant pool에 존재하는 문자열을 재사용한다.

생성자 대신 정적 팩터리 메서드를 제공하는 불변 클래스에서는 정적 팩터리 메서드를 사용해 불필요한 객체 생성을 피할 수 있다. 생성자는 호출할 때마다 새로운 객체를 만들지만, 팩터리 메서드는 전혀 그렇지 않다. 불변 객체만이 아니라 가변 객체라 해도 사용 중에 변경되지 않을 것임을 안다면 재사용할 수 있다.

생성 비용이 비싼 객체

비싼 객체가 반복해서 필요하다면 캐싱해서 재사용하자!

• String.matches 메서드는 정규표현식으로 문자열 형태를 확인하는 가장 쉬운 방법이지만, 성능이 중요한 상황에서 반복해 사용하기엔 적합하지 않다.
• 메서드 내부에서 만드는 정규표현식용 Patter 인스턴스는 한 번 쓰고 버려져서 가비지 컬렉션 대상이 된다.
• Pattern은 입력받은 정규표현식에 해당하는 유한 상태 머신을 만들기 때문에 인스턴스 생성 비용이 높다.

-> 성능 개선을 위해 필요한 정규표현식을 표현하는 (불변인) Pattern 인스턴스를 클래스 초기화(정적 초기화) 과정에서 직접 생성해 캐싱해두고, 나중에 isRomanNumeral 메서드가 호출될 때마다 이 인스턴스를 재사용한다.

public class RomanNumerals {
    
    private static final Pattern ROMAN = Pattern.compile("...");

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

Pattern.compile() : String 값으로 들어온 정규식을 Pattern 객체로 바꿔줌
Pattern.matcher() :

-> Pattern 인스턴스를 static final 필드로 끄집어내고 이름을 지어주어 코드의 의미가 훨 씬 더 드러난다.

• 개선된 isRomanNumeral 방식의 클래스가 초기화된 후 이 메서드를 한 번도 호출하지 않는다면 ROMAN 필드는 쓸데없이 초기화된 꼴이 된다. -> 처음 호출될 때 필드를 초기화하는 지연 초기화(Lazy initialization)로 불필요한 초기화를 없앨 수는 있지만, 권장되진 않는다.
• 지연 초기화는 코드를 복잡하게 만드는데, 성능은 크게 개선되지 않을 때가 많기 때문

객체 불변이라면?

객체가 불변이라면 재사용해도 안전함이 명백하다. 하지만 훨씬 덜 명확하거나 직관에 반대되는 상황도 있다.

어댑터(view 라고도 함) - 어댑터는 실제 작업을 뒷단 객체에 위임하고, 자신은 제2의 인터페이스 역할을 해주는 객체다. 어댑터는 뒷단 객체만 관리하면 된다.
-> 뒷단 객체 외에는 관리할 상태가 없으므로 뒷단 객체 하나당 어댑터 하나씩만 만들어지면 충분하다.

Map 인터페이스

• Map 인터페이스의 keySet 메서드는 Map 객체 안의 키 전부를 담은 Set 뷰를 반환한다.
• keySet을 호출할 때마다 새로운 Set 인스턴스가 만들어지리라고 생각할 수도 있지만, 사실은 매번 같은 Set 인스턴스를 반환할지도 모른다.
• 반환된 Set 인스턴스가 일반적으로 가변이더라도 반환된 인스턴스들은 기능적으로 모두 똑같다.
• 즉, 반환된 객체 중 하나를 수정하면 다른 모든 객체가 따라서 바뀐다. 모두가 똑같은 Map 인스턴스를 대변하기 때문이다.
• 따라서 keySet이 뷰 객체를 여러 개 만들어도 상관은 없지만, 그럴 필요도 없고 이득도 없다.

오토박싱

오토박싱은 프로그래머가 기본 타입과 박싱된 기본 타입을 섞어 쓸 때 자동으로 상호 변환해주는 기술이다. 오토박싱은 기본 타입과 그에 대응하는 박싱된 기본 타입의 구분을 흐려주지만, 완전히 없애주는 것은 아니다. 의미상으로는 별다를 것 없지만 성능에서는 그렇지 않다.

// 끔찍이 느리다!!
private static long sum() {
    Long sum = 0L; // <- 여기서 객체 만들어짐
    for (long i = 0; i <= Integer.MAX_VALUE; i++) {
        sum += i;
    }

    return sum;
}

• sum 변수를 long이 아닌 Long으로 선언해서 불필요한 Long 인스턴스가 약 2^31개나 만들어진다.
• sum 타입을 long으로만 바꿔주면 빨라진다.
• => 박싱된 기본 타입보다는 기본 타입을 사용하고, 의도치 않은 오토박싱이 숨어들지 않도록 주의하자!

결론

• ‘객체 생성은 비싸니 피해야한다’로 오해하면 안 된다.
• 요즘의 JVM에서는 별다른 일을 하지 않는 작은 객체를 생성하고 회수하는 일이 크게 부담되지 않는다.
• 프로그램의 명확성, 간결성, 기능을 위해서 객체를 추가로 생성하는 것이라면 일반적으로 좋은 일이다.

• 아주 무거운 객체가 아닌 다음에야 단순히 객체 생성을 피하고자 자기만의 객체 풀(pool)을 만들지는 말자.

  • 객체 풀을 만드는 게 나은 예가 있긴 하다.
  • 데이터베이스 연결 같은 경우 생성 비용이 워낙 비싸니 재사용하는 편이 낫다.
  • 일반적으로는 자체 객체 풀은 코드를 헷갈리게 만들고 메모리 사용량을 늘리고 성능을 떨어뜨린다.

이번 아이템은 방어적 복사를 다루는 아이템 50과 대조적이다.

• 방어적 복사가 필요한 상황에서 객체를 재사용했을 때의 피해가, 필요 없는 객체를 반복 생성했을 때의 피해보다 훨씬 크다.
• 방어적 복사에 실패하면 언제 터져 나올지 모르는 버그와 보안 구멍으로 이어지지만, 불필요한 객체 생성은 그저 코드 형태와 성능에만 영향을 준다.

더 깊게

• Pattern 클래스에 대해 알아보자
• 유한 상태 머신을 만들면 왜 인스턴스 생성 비용이 높을까?
• 어댑터에 대해 자세히 알아보자