[Effective Java] Item 1 - 생성자 대신 정적 팩터리 메서드를 고려하라

정적 팩터리 메서드

정적 팩터리 메서드(static factory method)는 클래스의 인스턴스를 반환하는 정적 메서드이다.

예를 몇 가지 들어보자.

• Boolean 클래스의 valueOf 메서드

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

• LocalTime 클래스의 now 메서드

public static LocalTime now() {
    return now(Clock.systemDefaultZone());
}

두 메서드 다 반환 값이 클래스인 정적 메서드이기 때문에, 객체 생성의 역할을 할 수 있다.

그렇다면 왜 생성자 대신 정적 팩터리 메서드를 고려해야할까?

정적 팩터리 메서드가 생성자보다 좋은 이유

1. 이름을 가질 수 있다

생성자의 경우, 매개변수와 생성자 자체만으로는 반환되는 객체의 특성을 제대로 설명하지 못한다.

좀 더 자세히 알아보기 위해 값이 소수인 BigInteger를 반환하는 예제를 각각 들어보자.

• 생성자의 경우

  public BigInteger(int bitLength, Random rnd) {
  ...
  }

• 정적 팩터리 메서드의 경우

  public static BigInteger probablePrime(int bitLength, Random rnd) {
  ...
  }

정적 팩터리 메서드는 probablePrime이라는 메서드 이름을 통해 반환되는 객체의 의미를 좀 더 명확하게 표현할 수 있다.

2. 호출될 때마다 인스턴스를 새로 생성하지 않아도 된다

정적 팩터리 메서드를 사용하면,

• 인스턴스를 미리 만들어 놓거나
• 새로 생성한 인스턴스를 캐싱하여 재활용하는 방식으로 불필요하게 객체를 생성하는 것을 방지할 수 있다.

대표적인 예로, Boolean.valueOf(boolean) 메서드는 객체를 아예 생성하지 않는다.

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

또 다른 예로 로또 번호를 생성하는 메서드를 보자.

public class LottoNumber {
    private static final int MIN_LOTTO_NUMBER = 1;
    private static final int MAX_LOTTO_NUMBER = 45;
    
    private static Map<Integer, LottoNumber> lottoNumberCache = new HashMap<>();
    
    static {
      IntStream.range(MIN_LOTTO_NUMBER, MAX_LOTTO_NUMBER)
                  .forEach(i -> lottoNumberCache.put(i, new LottoNumber(i)));
    }
    
    private int number;
    
    private LottoNumber(int number) {  
      this.number = number;
    }
    
    public LottoNumber of(int number) {  // LottoNumber를 반환하는 정적 팩토리 메서드
      return lottoNumberCache.get(number);
    }
    
    ...
}

| 출처 https://velog.io/@ljinsk3/%EC%A0%95%EC%A0%81-%ED%8C%A9%ED%86%A0%EB%A6%AC-%EB%A9%94%EC%84%9C%EB%93%9C%EB%8A%94-%EC%99%9C-%EC%82%AC%EC%9A%A9%ED%95%A0%EA%B9%8C

정적 팩터리 메서드를 통해 로또 번호 객체를 새로 생성하는 것이 아니라 캐싱을 통해서 불필요한 객체 생성을 막을 수 있다.

또, 생성자의 접근 제한자를 private로 설정하여 객체 생성을 정적 팩터리 메서드로만 가능하게 제한할 수 있다.

3. 반환 타입의 하위 타입 객체를 반환할 수 있다

Coffee를 상속받는 하위 클래스 Americano, Latte, Espresso가 있다고 하자.

public class Coffee {
    ...
    public static Coffee of(String ingredient) {
        if (ingredient.equals("water")) {
            return new Americano();
        } else if (ingredient.equals("milk")) {
            return new Latte();
        } else () {
            return new Espresso();
        }
    }
    ...
}

정적 팩터리 메서드인 of에서는 재료에 따라 원하는 하위 클래스를 반환시킬 수 있다.

이처럼 반환할 객체의 클래스를 자유롭게 선택할 수 있기 때문에, 굉장히 유연하게 만들 수 있다는 장점이 있다.

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

EnumSet 클래스에서는, public 생성자 없이 정적 팩터리만 제공하는데, 원소의 수에 따라 두 가지 하위 클래스(RegularEnumSet, JumboEnumSet) 중 하나의 인스턴스를 반환한다.

EnumSet의 noneOf 메서드를 보자. 제네릭 때문에 복잡해 보이지만 밑에 if 문만 보면 된다.

public static <E extends Enum<E>> EnumSet<E> noneOf(Class<E> elementType) {
    Enum<?>[] universe = getUniverse(elementType);
    if (universe == null)
        throw new ClassCastException(elementType + " not an enum");

    if (universe.length <= 64)
        return new RegularEnumSet<>(elementType, universe);
    else
        return new JumboEnumSet<>(elementType, universe);
}

noneOf 메서드는 EnumSet을 반환하는 정적 팩터리 메서드인데, 입력 매개변수인 elementType에 의해 결정된 universe의 길이가 65를 기점으로 작으면 RegularEnumSet을 반환하고, 크면 JumboEnumSet를 반환한다.

이처럼 정적 팩터리 메서드를 사용하면 입력 매개변수에 따라 다른 클래스의 객체를 반환할 수 있다.

5. 작성 시점에 반환할 객체의 클래스가 존재하지 않아도 된다

정적 팩터리 메서드의 단점

1. 상속 시 정적 팩터리 메서드만 제공하면 하위클래스를 생성할 수 없다

상속을 하게 되면 public이나 protected 생성자가 필요하기 때문이다. 그러나, 상속보다 컴포지션을 사용하도록 유도하고, 불변 타입으로 만들기 위해서는 이 제약을 지켜야하기 때문에 장점이 될 수 있다.

2. 프로그래머가 찾기 힘들다

API 설명이 명확하게 드러나지 않기 때문에 사용자가 사용하는 방식을 알아내야 한다.

정적 팩터리 메서드에서 흔하게 사용하는 네이밍 방식

• from : 매개변수를 하나 받아서 해당 타입의 객체 생성
• of : 여러 매개변수를 받아 적합한 타입의 객체 생성
• valueOf : from과 of의 더 자세한 버전
• instance | getInstance : 매개변수로 명시한 인스턴스를 반환. 그러나 같은 인스턴스라는 보장 X
• create | newInstance : instance, getInstance와 같지만, 매번 새로운 인스턴스를 생성해 반환
• getType | newType : getInstance, newInstance와 같으나, 다른 클래스에 팩터리 메서드를 정의할 때 사용
• type : getType과 newType의 간결한 버전

참고

• 이펙티브 자바
• 정적 팩토리 메서드는 왜 사용할까?