아이템[76]. 가능한 한 실패 원자적으로 만들라

작업 도중 예외가 발생해도 그 객체는 여전히 정상적으로 사용할 수 있는 상태라면 멋지지 않습니까?

CheckedException를 던진 경우라면 호출자가 오류 상태를 복구할 수 있을 테니 특히 더 유용할 것입니다.

일반화해 이야기하면, 호출된 메서드가 실패하더라도 해당 객체는 메서드 호출 전 상태를 유지해야 합니다.

이러한 특성을 실패 원자적(failure-atomic)이라고 합니다.

메서드를 실패 원자적으로 만드는 방법은 다양합니다.

가장 간단한 방법은 불변 객체(아이템 17)로 설계하는 것입니다.

불변 객체는 태생적으로 실패 원자적입니다.

메서드가 실패하면 새로운 객체가 만들어지지는 않을 수 있으나 기존 객체가 불안정한 상태에 빠지는 일은 결코 없습니다.

불변 객체의 상태는 생성 시점에 고정되어 절대 변하지 않기 때문입니다.

가변 객체의 메서드를 실패 원자적으로 만드는 가장 흔한 방법은 작업 수행에 앞서 매개변수의 유효성을 검사하는 것입니다. (아이템 49)

객체의 내부 상태를 변경하기 전에 잠재적 예외의 가능성 대부분을 걸러낼 수 있는 방법입니다.

public Object pop() {
    if (size == 0) throw new EmptyStackException();
    Object result = elements[--size];
    elements[size] = null; // 다 쓴 참조 해제
    return result;
}

이 메서드는 처음의 if 문에서 size의 값을 확인하여 0이면 예외를 던집니다.

사실 이 부분을 제거하더라도 스택이 비었다면 여전히 예외를 던집니다.

다만 size의 값이 음수가 되어 다음번 호출도 실패하게 만들며, 이 때 던지는 ArrayIndexOutOfBoundsException은 추상화 수준이 상황에 어울리지 않다고 볼 수 있습니다. (아이템 73)

이와 비슷한 취지로 실패할 가능성이 있는 모든 코드를, 객체의 상태를 바꾸는 코드보다 앞에 배치하는 방법도 있습니다.

계산을 수행해보기 전에는 인수의 유효성을 검사해볼 수 없을 때 앞서의 방식에 덧붙여 쓸 수 있는 기법입니다.

TreeMap을 예로 생각해봅시다.

TreeMap은 원소들은 어떤 기준으로 정렬합니다.

TreeMap에 원소를 추가하려면 그 원소는 TreeMap의 기준에 따라 비교할 수 있는 타입이어야 합니다.

엉뚱한 타입의 원소를 추가하려 들면 트리를 변경하기 앞서, 해당 원소가 들어갈 위치를 찾는 과정에서 ClassCastException을 던질 것입니다.

실패 원자성을 얻는 세 번째 방법은 객체의 임시 복사본에서 작업을 수행한 다음, 작업이 성공적으로 완료되면 원래 객체와 교체하는 것입니다.

데이터를 임시 자료구조에 저장해 작업하는 게 더 빠를 때 적용하기 좋은 방식입니다.

예를 들어 어떤 정렬 메서드에서는 정렬을 수행하기 전에 입력 리스트의 원소들을 배열로 옮겨 담습니다.

배열을 사용하면 정렬 알고리즘의 반복문에서 원소들에 훨씬 빠르게 접근할 수 있기 때문입니다.

물론 이는 성능을 높이고자 취한 결정이지만, 혹시나 정렬에 실패하더라도 입력 리스트는 변하지 않는 효과를 덤으로 얻게 됩니다.

이제 마지막 방법을 알아봅시다.

작업 도중 발생하는 실패를 가로채는 복구 코드를 작성하여 작업 전 상태로 되돌리는 방법입니다.

주로 (디스크 기반의) 내구성을 보장해야 하는 자료구조에 쓰이는데, 자주 쓰이는 방법은 아닙니다.

실패 원자성은 일반적으로 권장되는 덕목이지만 항상 달성할 수 있는 것은 아닙니다.

예를 들어 두 스레드가 동기화 없이 같은 객체를 동시에 수정한다면 그 객체의 일관성이 깨질 수 있습니다.

따라서 ConcurrentModificationException을 잡아냈다고 해서 그 객체가 여전히 쓸 수 있는 상태라고 가정해서는 안 됩니다.

한편, Error는 복구할 수 없으므로 AssertionError에 대해서는 실패 원자적으로 만들려는 시도조차 할 필요가 없습니다.

실패 원자적으로 만들 수 있더라도 항상 그리 해야 하는 것도 아닙니다.

실패 원자성을 달성하기 위한 비용이나 복잡도가 아주 큰 연산도 있기 때문입니다.

그래도 문제가 무엇인지 알고 나면 실패 원자성을 공짜로 얻을 수 있는 경우가 더 많습니다.

메서드 명세에 기술한 예외라면 설혹 예외가 발생하더라도 객체와 상태는 메서드 호출 전과 똑같이 유지돼야 한다는 것이 기본 규칙입니다.

이 규칙을 지키지 못한다면 실패 시의 객체 상태를 API 설명에 명시해야 합니다.

이것이 이상적이나, 아쉽게도 지금의 API 문서 상당 부분이 잘 지키지 않고 있습니다.