아이템[1]. 생성자 대신 정적 팩터리 메서드를 고려하라

클라이언트가 클래스의 인스턴스를 얻는 전통적인 수단은 public 생성자다.

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

이 메서드는 기본 타입인 boolean 값을 받아 Boolean 객체 참조로 변환해준다.

package java.lang;

public final class Boolean implements java.io.Serializable,
                                      Comparable<Boolean>
{
    /**
     * The {@code Boolean} object corresponding to the primitive
     * value {@code true}.
     */
    public static final Boolean TRUE = new Boolean(true);

    /**
     * The {@code Boolean} object corresponding to the primitive
     * value {@code false}.
     */
    public static final Boolean FALSE = new Boolean(false);

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

클래스는 클라이언트에 public 생성자 대신 (혹은 생성자와 함께) 정적 팩터리 메서드를 제공할 수 있다.

정적 팩터리 메서드의 장점

[1]. 이름을 가질 수 있다.

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

🤔 왜 설명하지 못해?

생성자는 클래스와 이름이 동일하다.

그렇기 때문에 반환될 객체가 어떤 동작을 할지에 대한 정확한 네이밍이 불가능하다.

허나 정적 팩터리는 이름이 생성자보다 비교적 자유롭기 때문에 반환될 객체의 동작을 자세하게 묘사할 수 있다.

 

반면 정적 팩터리는 이름만 잘 지으면 반환될 객체의 특성을 쉽게 묘사할 수 있다.

BigInteger(int, int, Random)와 BigInteger.probablePrime 중 어느 쪽이 더 직관적일까?

전자는 생성자, 후자는 정적 팩터리 메서드다.

// 생성자 예시 코드
public class Test {
    private String firstName;
    private String lastName;

    public Test(String name) {
        this.name = name;
    }

    // 오류 발생
    public Test(String lastName) {
        this.lastName = lastName;
    }
}

입력 매개변수들의 순서를 다르게 한 생성자를 새로 추가하는 식으로 이 제한을 피할 수 있지만 좋지 않은 방법이다. => 오버로딩

그런 API를 사용하는 개발자는 각 생성자가 어떤 역할을 하는지 정확히 기억하기 어려워 엉뚱한 것을 호출하는 경우가 발생할 수 있다.

 

이름을 가질 수 있는 정적 팩터리 메서드에는 이런 제약이 없다.

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

public class Test {
    private String firstName;
    private String lastName;

    public static Test setFirstName(String firstName) {
        Test test = new Test();
        test.firstName = firstName;
        return test;
    }

    public static Test setLastName(String lastName) {
        Test test = new Test();
        test.lastName = lastName;
        return test;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Test testName = setFirstName("Kwon");
        Test testAddress = setLastName("NamKoong");
    }
}

[2]. 호출될 때마다 인스턴스를 새로 생성하지는 않아도 된다.

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

대표적인 예인 위에 언급했던 Boolean.valueOf(boolean) 메서드는 객체를 아예 생성하지 않는다.

따라서 같은 (생성 비용이 큰) 객체가 자주 요청되는 상황이라면 성능을 상당히 끌어올려 준다.

플라이웨이트 패턴도 이와 비슷한 기법이라고 할 수 있다.

💡
플라이웨이트 패턴은 동일하거나 유사한 객체들 사이에 가능한 많은 데이터를 서로 공유하여 사용하도록 하여 메모리 사용량을 최소화하는 소프트웨어 디자인 패턴

반복되는 요청에 같은 객체를 반환하는 식으로 정적 팩터리 방식의 클래스는 언제 어느 인스턴스를 살아 있게 할지를 철저히 통제할 수 있다.

⇒ 인스턴스 통제(instance-controlled) 클래스라고 한다.

🤔 통제하는 이유는 뭘까?

인스턴스를 통제하면 클래스를

• 싱글턴(singleton, 아이템 3)
• 인스턴스화 불가(noninstantiable, 아이템 4)

로 만들 수도 있기 때문이다.

또한 불변 클래스에서 동치인 인스턴스가 단 하나뿐임을 보장할 수 있다.

[3]. 반환 타입의 하위 타입 객체를 반환할 수 있는 능력이 있다.

반환할 객체의 클래스를 자유롭게 선택할 수 있게 하는 엄청난 유연성을 제공한다.

API를 만들 때 이 유연성을 응용하면 구현 클래스를 공개하지 않고도 그 객체를 반환할 수 있어 API를 작게 유지할 수 있다.

이는 인터페이스를 정적 팩터리 메서드의 반환 타입으로 사용하는 인터페이스 기반 프레임워크(아이템 20)를 만드는 핵심 기술이기도 하다.

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

반환 타입의 하위 타입이기만 하면 어떤 클래스의 객체를 반환하든 상관없다.

심지어 다음 릴리스에서는 또 다른 클래스의 객체를 반환해도 된다.

가령 EnumSet 클래스(아이템 36)는 public 생성자 없이 오직 정적 팩터리만 제공한다.

🐻 실제로, EnumSet을 찾아보면 public 생성자 없이 정적 팩터리만 있다.

[5]. 정적 팩터리 메서드를 작성하는 시점에는 반환할 객체의 클래스가 존재하지 않아도 된다.

이런 유연함은 서비스 제공자(Service Provider) 프레임워크를 만드는 근간이 된다.

대표적으로 JDBC가 있다.

서비스 제공자 프레임워크의 제공자(provider)는 서비스의 구현체다.

그리고 이 구현체들을 클라이언트에 제공하는 역할을 프레임워크가 통제하여 클라이언트들 구현체로부터 분리해준다.

서비스 제공자 프레임워크는 3개의 핵심 컴포넌트로 이루어진다.

• 서비스 인터페이스 : 구현체의 동작을 정의한다.
• 제공자 등록 API : 제공자가 구현체를 등록할 때 사용한다.
• 서비스 접근 API : 클라이언트가 서비스의 인스턴스를 얻을 때 사용한다.

클라이언트는 서비스 접근 API를 사용할 때 원하는 구현체의 조건을 명시할 수 있다.

조건을 명시하지 않으면 기본 구현체를 반환하거나 지원하는 구현체들을 하나씩 돌아가며 반환한다.

이 서비스 접근 API가 바로 서비스 제공자 프레임워크의 근간이라고 한 '유연한 정적 팩터리'의 실체다.

3개의 핵심 컴포넌트와 더불어 종종 서비스 제공자 인터페이스라는 네 번째 컴포넌트가 쓰이기도 한다.

이 컴포넌트는 서비스 인터페이스의 인스턴스를 생성하는 팩터리 객체를 설명해준다.

서비스 제공자 인터페이스가 없다면 각 구현체를 인스턴스로 만들 때 리플렉션(아이템 65)을 사용해야 한다.

 

🐻 더 자세한 장점의 설명은 이펙티브 자바 책을 살펴보도록 하자.

정적 팩터리 메서드의 단점

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

어찌 보면 이 제약은 상속보다 컴포지션(아이템 18)을 사용하도록 유도하고 불변 타입(아이템 17)으로 만들려면 이 제약을 지켜야 한다는 점에서 오히려 장점으로 받아들일 수도 있다.

[2]. 정적 팩터리 메서드는 프로그래머가 찾기 어렵다.

생성자처럼 API 설명에 명확히 드러나지 않으니 사용자는 정적 팩터리 메서드 방식 클래스를 인스턴스화할 방법을 알아내야 한다.

API 문서를 잘 써놓고 메서드 이름도 널리 알려진 규약을 따라 짓는 식으로 문제를 완화해줘야 한다.

다음은 정적 팩터리 메서드에 흔히 사용하는 명명 방식들이다.

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

Date d = Date.from(instant);

• of : 여러 매개변수를 받아 적합한 타입의 인스턴스를 반환하는 집계 메서드

Set<Rank> faceCards = EnumSet.of(JACK, QUEEN, KING);

• valueOf : from과 of의 더 자세한 버전

BigInteger prime = BigInteger.valueOf(Integer.MAX_VALUE);

• instance 혹은 getInstance : (매개변수를 받는다면) 매개변수로 명시한 인스턴스를 반환하지만, 같은 인스턴스임을 보장하지는 않는다.

StackWalker luke = StackWalker.getInstance(options);

• create 혹은 newInstance : 위 명명 방식과 같지만, 매번 새로운 인스턴스를 생성해 반환함을 보장한다.

Object newArray = Array.newInstance(classObject, arrayLen);

• getType : getInstance와 같으나, 생성할 클래스가 아닌 다른 클래스에 팩터리 메서드를 정의할 때 쓴다. "Type"은 팩터리 메서드가 반활할 객체의 타입이다.

FileStore fs = Files.getFileStore(path);

• newType : newInstance와 같으나, 생성할 클래스가 아닌 다른 클래스에 팩터리 메서드를 정의할 때 쓴다. "Type"은 팩터리 메서드가 반환할 객체의 타입이다.

BufferedReader br = Files.newBufferedReader(path);

• type : getType과 newType의 간결한 버전

List<Complaint> litany = Collections.list(legacyLitany);