[Item 1] 생성자 대신 정적 팩토리 메서드.

 

 클래스의 인스턴스를 얻는 일반적인 방법은 public 생성자다. 하지만, 이와 별도로 클래스는 정적 팩토리 메서드를 제공할 수 있다. 정적 팩토리 메서드란 객체 생성의 역할을 하는 클래스 메서드라는 의미를 갖고 있다.

아래 예시 코드를 참고하자면 java.time 패키지에 포함된 LocalTime 클래스의 정적 팩터리 메서드다.

 

// LocalTime.class
public static LocalTime of(int hour, int minute) {
  ChronoField.HOUR_OF_DAY.checkValidValue((long)hour);
  if (minute == 0) {
    return HOURS[hour];
  } else {
    ChronoField.MINUTE_OF_HOUR.checkValidValue((long)minute);
    return new LocalTime(hour, minute, 0, 0);
  }
}

// hour, minutes을 인자로 받아서 9시 00분을 의미하는 LocalTime 객체를 반환한다.
LocalTime openTime = LocalTime.of(9, 00);

 해당 코드처럼 LocalTime 클래스의 Of 메서드는 직접 생성자를 통해 객체를 생성하는 것이 아닌 메서드를 이용하여 객체를 생성한다. 이를 정적 팩토리 메서드라고 한다.

 

 이와 유사하게 enum의 요소를 조회할 때 사용하는 valueOf도 정적 팩토리 메서드의 일종으로 볼 수 있다. 미리 생성된 객체를 "조회"하는 메서드이기 때문에 팩토리의 역할을 한다고 볼 수 없지만, 외부에서 원하는 객체를 반환하기에 결과적으로 정적 팩토리 메서드라고 간주할 수 있다.

public enum Element {
    BOOLEAN,
    NUMBER,
    STRING,
    LIST,
    MAP,
    SET
}
...

Element num = Element.valueOf("29");

 

✅ 정적 팩터리 메서드의 장점

[ 이름을 가질 수 있다. ]

 메서드명을 통해 반환된 객체의 특성을 쉽게 묘사할 수 있다. 예를 들어보자.

BigInteger(int, int, Random) // A
BigInteger.probablePrime     // B

 A코드보다 B코드가 '값이 소수인 BigInteger를 반환한다'는 의미를 더 잘 설명할 수 있다. 또한, 한 클래스에 시그니처(파라미터나 반환 타입)가 같은 생성자가 여러 개 필요할 것 같으면, 정적 팩터리 메서드로 각각의 차이를 잘 드러내는 이름으로 구현할 수 있다.

 

[ 호출될 때마다 인스턴스를 새로 생성하지 않아도 된다. ]

 불변 클래스는 인스턴스를 미리 만들어 놓거나 새로 생성한 인스턴스를 캐싱하여 재활용하는 식으로 불필요한 객체 생성을 피할 수 있다. 대표적으로 Boolean.valueOf(flag) 메서드는 객체를 아예 생성하지 않는다. 따라서 같은 객체가 자주 요청되는 상황이라면 성능을 상당히 끌어올려 준다.

public class Food {

    private static final BigInteger etc = new BigInteger("0");
    private static Map<String, BigInteger> foodsMap = new HashMap<>();

    static {
        foodsMap.put("chicken", new BigInteger("1"));
        foodsMap.put("pizza", new BigInteger("2"));
        foodsMap.put("beer", new BigInteger("3"));
        foodsMap.put("susi", new BigInteger("4"));
        // ...
    }

    public static BigInteger valueOf(String name) {
        if(foodsMap.containsKey(name)) {
            return foodsMap.get(name);
        }

        return etc;
    }
}

 위 코드의 Food 클래스처럼 객체를 캐싱해서 쓰고있다면 일일히 new같은 연산을 사용할 필요없이 valueOf 메서드를 활용하여 미리 만들어준 객체를 반환할 수 있다.

 

 반복되는 요청에 같은 객체를 반환하는 방식으로 정적 팩토리 방식의 클래스는 언제 어느 인스턴스를 살아 있게 할지를 철저히 통제할 수 있다. 이런 클래스를 인스턴스 통제 클래스라 한다.

 인스턴스를 통제하면 클래스를 싱글턴으로 만들거나, 인스턴스화 불가로 만들 수 있다. 이는 동치인 인스턴스가 단 하나뿐임을 보장할 수 있으며, enum 타입은 인스턴스가 하나만 만들어짐을 보장한다.

 

[ 반환 타입의 하위 타입 객체를 반환할 수 있는 능력이 있다. ]

 이는 반환할 객체의 클래스를 자유롭게 선택할 수 있게 하는 '유연성'을 의미한다. 특히, API를 만들 때, 유연성을 응용하면 구현 클래스를 공개하지 않고도 그 객체를 반환할 수 있어 API를 작게 유지할 수 있다.

 하위 타입의 객체를 반환하는 특징은 상속을 사용할 때 확인할 수 있다.

public class Grade {

    private static class A extends Grade {}
    private static class B extends Grade {}
    private static class C extends Grade {}
    
    public static Grade of(int score) {
        if(score < 50) {
            return new C();
        } else if(score <= 80) {
            return new B();
        }
        
        return new A();
    }
    
    ...
}

 

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

 반환 타입의 하위 타입이기만 하면 어떤 클래스의 객체를 반환해도 상관 없다. 가령, EnumSet은 public 생성자 없이 오직 정적 팩토리만 제공한다. 원소가 64개 이하면 RegularEnumSet의 인스턴스를, 65개 이상이면 JumboEnumSet의 인스턴스를 반환한다.

 

 클라이언트는 팩토리가 건네주는 객체가 어느 클래스의 인스턴스인지 알 수도 없고, 알 필요도 없다. EnumSet의 하위 클래스이기만 하면 되는 것이다.

 

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

 책에서는 대표적인 서비스 제공자 프레임워크인 JDBC를 예로 설명하고 있다. 서비스 제공자 프레임워크는 3개의 핵심 컴포넌트로 구성되어 있다.

• 서비스 인터페이스: 구현체의 동작을 정의. (Connection)
• 제공자 등록 API: 제공자가 구현체를 등록할 때 사용. (DriverManager.registerDriver)
• 서비스 접근 API: 클라이언트가 서비스의 인스턴스를 얻을 때 사용. (DriverManager.getConnection)

String driverName = "com.mysql.jdbc.Driver";
String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/board";
String user = "root";
String password = "1234@";

public void connectDriver() {
    try {
    	// 반환할 객체의 클래스가 존재하지 않아도 된다.
        Class.forName(driverName);
        Connection conn = DriverManager.getConnection(url, user, password);

        // ...
    } catch (Exception e) {
        // log
    }
}

 실제 자바의 JDBC에서 Connection, Driver라는 두 개의 인터페이스를 제공하며 DriverManager 클래스를 통해 Connection을 얻을 수 있다.

 이때, Driver 클래스가 클래스로더에 의해 로드되면 자체적으로 인스턴스를 만들어 DriverManager 클래스에 등록이 되어야 한다. 이러한 작업을 Class.forName(String name) 메서드에 의해서 작동한다. 이는 파라미터로 받은 name에 해당하는 클래스를 로딩하며, 클래스가 로드될 때, static 필드의 내용이 실행되는 것을 이용해 자기 자신을 DriverManager 클래스에 등록한다.

 

 즉, JDBC에서는 바로 사용할 DBMS에 맞는 드라이버의 이름을 넘겨주면 자체적으로 인스턴스를 만들어 DriverManager.registerDriver에 의해 등록된다는 것이다.

 해당 내용은 https://plposer.tistory.com/61을 참고하면 깊게 이해할 수 있다. 

 

✅ 정적 팩토리 메서드의 단점

[ 하위 클래스를 만들 수 없다. ]

 상속을 하려면 public이나 protected 생성자가 필요하다. 하지만, 정적 팩토리 메서드만 제공하면 하위 클래스를 만들 수 없어서 확장이 불가능하다.

[ 프로그래머가 찾기 어렵다. ]

 생성자처럼 API설명에 명확히 드러나지 않으니 사용자는 정적 팩토리 메서드 방식 클래스를 인스턴스화할 방법을 알아내야 한다.

 

정적 팩토리 메서드와 public 생성자는 각자의 쓰임새가 있으니 상대적인 장단점을 이해하고 사용해야 한다.

 

✅ 정적 팩토리 메서드 네이밍 컨벤션

• from : 매개변수를 하나 받아서 해당 타입의 인스턴스를 반환하는 형변환 메서드
• of : 여러 매개변수를 받아 적합한 타입의 인스턴스를 반환하는 집계 메서드
• instance | getInstance : 매개변수로 명시한 인스턴스를 반환하지만, 같은 인스턴스임을 보장하지 않는다.
• create | newInstance : 위와 비슷하지만, 매번 새로운 인스턴스를 생성해 반환함을 보장한다.
• getType : getInstance와 같으나, 생성할 클래스가 아닌 다른 클래스에 팩토리 메서드를 정의할 때, 쓴다. "Type"은 팩토리 메서드가 반환할 객체의 타입이다. 즉, 다른 타입의 인스턴스를 생성하며, 이전에 반환했던 것과 같을 수 있다.
• newType : newInstance와 같으나, 다른 타입의 새로운 인스턴스를 생성한다.

 

✅ References

https://johngrib.github.io/wiki/pattern/static-factory-method/

https://tecoble.techcourse.co.kr/post/2020-05-26-static-factory-method/

https://plposer.tistory.com/61