[자바] final 키워드 & 불변 객체

References

• [10분 테코톡]시카의 Java final과 불변 객체)

• 불변 객체(Immutable Object) 및 final을 사용해야 하는 이유 - Mangkyu님 블로그

📌 final 키워드

• final 키워드: 한 번만 할당 가능하다는 선언
  • 재할당하려고 하면 컴파일 오류가 발생해 바로 확인이 가능
• 왜 final 키워드를 사용해야 할까?
  • 실수로 값을 재할당해 로직이 꼬여 장애가 발생할 수 있다
  • 좋은 코드는 제약을 두어 의도를 드러내야 한다
    • 마치 기본 생성자를 protected, private 으로 설정해 사용하지 못하게 막는것 처럼
  • 개발은 혼자 하는게 아님. 다른 사람이 객체의 값을 변경하거나, 로직에서 파라미터 값을 임의로 재할당해 장애를 일으킬 수 있다
• 불변을 유지하려고 만들면 객체지향적인 코드가 나오기도 한다
• final 적용 효과
  • 서비스 안정성이 높아짐(버그 발생 가능성이 줄어든다, 코드 품질이 높아진다)

📌 불변 객체(Immutable Object)

• 한 번 생성되면 내부의 상태를 변경(추가, 제거, 수정)할 수 없는 객체
  • 상태를 변경할 수 없다? 이는 Heap 메모리 영역에서 객체가 가리키고 있는 데이터 자체의 변화가 불가능하다는 것을 의미
• 불변 객체는 read-only 메서드만을 제공, 객체의 내부 상태를 제공하는 메서드를 제공하지 않거나 방어적 복사(defensive-copy)를 통해 제공
  • 대표적으로 Java의 String 클래스가 불변 객체
  • 방어적 복사: 참조를 통해 값을 전달하지 않고 내부를 복사해 전달
• 불변 객체는 신뢰할 수 있다

public class Money {

	private final long money;

	private Money(final long money) {
		this.money = money;
	}

	public static Money of(final long money) {
		return new Money(money);
	}

}

불변 객체의 장점

• 멀티 스레드 동기화 문제 방지
• 불변 객체를 사용해라 성능상의 단점은 미미하다. 현대 컴퓨터의 성능을 무시하지 마라 - 제이슨
• 불변 객체는 간단하고 신뢰성 있는 코드를 만들기 위한 전략이다 - 오라클 자바 튜토리얼
• 불변 객체는 가변 객체보다 설계하고 구현하고 사용하기 쉬우며, 오류도 생길 여지도 적고 훨씬 안전하다 - 이펙티브 자바
• 클래스들은 가변적이여야 하는 매우 타당한 이유가 있지 않는 한 반드시 불변으로 만들어야 한다. 만약 클래스를 불변으로 만드는 것이 불가능하다면, 가능한 변경 가능성을 최소화하라. - 이펙티브 자바

📌 불변 객체와 final을 사용해야 하는 이유

아직 성능적인 요소를 고려할 단계는 아니다. 불변 객체가 오류를 줄이고 오용을 막는다는 장점에 먼저 집중하자

• 사이드 이펙트를 줄여 오류가능성을 최소화
• 다른 사람이 객체, 메서드, 클래스를 사용할 때 오용을 막을 수 있다
• GC의 성능을 높일 수 있다
• Thread-safe해 병렬 프로그래밍에 유용하며, 동기화를 고려하지 않아도 된다

📌 불변객체를 만드는 방법

Java는 불변성을 제공하기 위해 final 키워드를 제공하고 있다. 변수에 final 키워드를 붙이면 참조값을 변경하지 못하게 만들어 불변성을 확보할 수 있다

1. 클래스를 final로 선언한다
2. 모든 클래스 변수를 private final로 선언한다
3. setter를 사용하지 않고 생성자를 사용한다
4. 참조에 의해 변경가능성을 막기 위해 방어적 복사와 깊은 복사를 이용한다

primitive type 불변객체 생성

• setter를 생성하지 않는다
• 생성자 주입, 정적 팩토리 메서드로만 필드값을 설정한다

참조 타입(reference type) 불변객체 생성

• 생성자를 통해 값을 전달받을 때 new ArrayList<>(cars)를 통해 새로운 값을 참조하도록 복사(방어적 복사)
• getter에서는 Collections의 unmodifiableList() 메서드를 이용해 반환

public class Cars {
	private final List<Car> cars;

	public Cars(List<Car> cars) {
		this.cars = new ArrayList<>(cars);
	}

	public List<Car> getCars() {
		return Collections.unmodifiableList(cars);
	}

}