불변객체란

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클린코드를 위한 TDD, 리팩토링 with Java

일급컬렉션 피드백에 이어, 많이 하는 피드백이 불변객체를 작성하라는 것이다.

Effective Java에서는 '변경 가능성을 최소화하라'는 챕터를 통해 불변 객체를 소개한다. '불변 객체'는 인스턴스 생성 이후 내부 인스턴스 변수들을 수정할 수 없어야 한다. 이에 근본적으로 Thread-safe하므로 동기화 작업을 할 필요 없어 오류 가능성이 적고 실패 원자성을 제공한다. 

 

불변 객체를 작성하기 위해 Effective Java에서는 아래의 규칙을 소개한다.

 

- 객체의 상태를 변경하는 메서드를 제공하지 않는다. 즉, setter 메서드 등을 통해 인스턴스 변수의 값을 변경하는 메서드를 작성하지 않아야 한다. 

 

- 클래스를 확장할 수 없도록 한다. 그리하여 하위 클래스에서 의도치 않게 인스턴스 변수를 변경하는 것을 막아야 한다. 정적 팩토리 메서드를 작성한다면 생성자를 private으로 작성하기에 다른 패키지에서 이 클래스를 확장하는 것이 불가능해진다. 그 외에도 final class로 선언하고 모든 멤버 필드를 final로 적옹하여 상속을 막을 수 있다. 

- 모든 필드를 final로 선언한다. java에서 final 예약어는 해당 객체를 가리키는 포인터를 바꿀 수 없게하는 의미를 까지지만,  코드 작성자의 의도를 명확히 드러내는 것만으로도 유의미하다. 

- 모든 필드를 private으로 선언하여 직접 멤버 필드에 접근하는 것을 막을 수 있다.

- 자신 외에는 내부의 가변 컴포넌트에 접근할 수 없도록 한다. 즉, 외부에 인스턴스 변수를 반환할 경우 (getter 등에서) 방어적 복사본을 만들어야 한다. - 관련 링크

 

이 포스팅은, Collections 라이브러리의 unmodifiableList API를 어떻게 활용하는 것이 좋을지 피드백하다 작성하게 되었다. unmodifiableList 는 List에 read-only 상태로 접근 가능하도록 하며, List에 수정을 가하려고 할 경우 UnsupportedOperationException를 반환하도록 한다. - 관련 링크

final class ImmutableCart<T> {
    private final List<T> items;
    public ImmutableCart(final List<T> items) {
        this.items = Collections.unmodifiableList(items);
    }
    public List<T> getItems() {
        return new ArrayList(items);
    }
}

 

unmodifiableList를 생성자에서 사용하여 전달받은 값을 방어적 복사하고, getter에서 객체를 생성해서 반환하는 것도 좋은 전략이라고 생각한다. final 예약어를 사용하였으므로 값을 재할당할 수 없으며, unmodifiableList는 값을 수정할 시에 예외를 발생시키므로 Item을 교체하지 못한다는 의미가 분명해질 수 있다. 이에 내부에서 값을 재정의하는 메서드를 작성하는 것을 방지하는 효과를 가져온다.

 

getter에서도 unmodifiableList를 사용할 경우 Deep Copy가 되지 않는다는 점이 우려가 있지만, Item이 Value Object로 작성하여 불변성을 보장할 경우 속성을 변경할 수 없고 Collection에 직접 Item을 교체하는 api를 제공하지 않으므로 불변을 보장할 수는 있다. 다만, 이 경우 외부 사용자 측면에서는 기대하지 않은 예외 (unsupportedoperationexception)에 직면하여 좋지 못한 경험을 준다는 단점이 있으며, unmodifiableList은 비즈니스 로직을 읽어내는데 저해된다는 주장도 있다. 

추가적으로, 위키에서는 불변객체 작성시에 생성자에서는 방어적 복사 후 Collection 요소들의 타입 검사까지 진행하며, getter에서는 내부 필드의 방어적 복사를 수행하도록 가이드 한다. 

결국, 불변객체를 어떻게 작성할 지는 답이 있는 영역이라기보다는, 팀 컨벤션으로 조율해갈 문제라고 생각한다. Effective Java에서 가이드하는 불변성을 보장하는 범위에서 어떻게 구현할지 합당한 논리만 견지하시면 좋다고 생각한다.