아이템2 생성자에 매개변수가 많다면 빌더를 고려하라

Effective Java 3e 아이템 2를 요약한 내용 입니다.

정적 팩터리와 생성자에는 똑같은 제약이 하나 있다. 선택적 매개변수가 많을 때 적절히 대응하기 어렵다는 점이다.

프로그래머들은 이럴 때 점층적 생성자 패턴을 즐겨 사용했다.

점층적 생성자 패턴이란? 필수 매개변수만 받는 생성자 → 필수 매개변수와 선택 매개변수 1개를 받는 생성자 형태로 선택 매개변수를 전부 다 받는 생성자까지 늘려가는 방식

점층적 생성자 패턴도 쓸 수는 있지만, 매개변수 개수가 많아지면 클라이언트 코드를 작성하거나 읽기 어렵다.

클라이언트가 실수로 매개변수의 순서를 바꿔 건네줘도 컴파일러는 알아채지 못하고, 결국 런타임에 엉뚱한 동작을 하게 된다.

이번에는 선택 매개변수가 많을 때 활용할 수 있는 두 번째 대안인 자바빈즈패턴을 보겠다. 매개변수가 없는 생성자로 객체를 만든 후, Setter 메서드들을 호출해 원하는 개매변수의 값을 설정하는 방식이다.

public class NutritionFacts {
    private int servingSize = -1;
    private int servings = -1;
    private int calories = 0;
    private int fat = 0;
    private int sodium = 0;
    private int carbohydrate = 0;

    public NutritionFacts() { }

    public void setServingSize(int val) { ... }
    public void setServings(int servings) { ... }
    public void setCalories(int calories) { ... }
    public void setFat(int fat) { ... }
    public void setSodium(int sodium) { ... }
    public void setCarbohydrate(int carbohydrate) { ... }

}

코드가 길어지긴 했지만 인스턴스를 만들기 쉽고, 그 결과 더 읽기 쉬운 코드가 되었다.

자바빈즈패턴에서는 객체 하나를 만들려면 메서드를 여러 개 호출해야 하고, 객체가 완전히 생성되기 전까지는 일관성(consistency)이 무너진 상태에 놓이게 된다.

이처럼 일관성이 무너지는 문제 때문에 자바빈즈 패턴에서는 클래스를 불변으로 만들 수 없으며 스레드 안전성을 얻으려면 프로그래머가 추가 작업을 해줘야만 한다.

이러한 단점을 완화하고자 생성이 끝난 객체를 수동으로 '얼리고(freezing)' 얼리기 전에는 사용할 수 없도록 하기도 한다.

다행히 우리에겐 세 번째 대안이 있다.

점층적 생성자 패턴의 안전성과 자바빈즈 패턴의 가독성을 겸비한 빌더 패턴이다. 클라이언트는 필요한 객체를 직접 만드는 대신, 필수 매개변수만으로 생성자(혹은 정적 팩터리)를 호출해 빌더 객체를 얻는다.

빌더는 생성할 클래스 안에 정적 멤버 클래스로 만들어두는게 보통이다.

public class NutritionFacts {
    private final int servingSize;
    private final int servings;
    private final int calories;
    private final int fat;
    private final int sodium;
    private final int carbohydrate;

    public static class Builder {
        // 필수 매개변수
        private final int servingSize;
        private final int servings;

        // 선택 매개변수 - 기본값으로 초기화한다. 
        private int calories = 0;
        private int fat = 0;
        private int sodium = 0;
        private int carbohydrate = 0;

        public Builder(int servingSize, int servings) {
            this.servingSize = servingSize;
            this.servings = servings;
        }

        public Builder calories(int val) { calories = val; return this }
        public Builder fat(int val) { fat = val; return this }
        public Builder sodium(int val) { sodium = val; return this }
        public Builder carbohydrate(int val) { carbohydrate = val; return this }

        private NutritionFacts(Builder builder) {
            servingSize = builder.servingSize;
            servings = builder.servings;
            calories = builder.calories;
            fat = builder.fat;
            sodium = builder.sodium;
            carbohydrate = builder.carbohydrate;
        }
}

빌더의 세터 메서드들은 빌더 자신을 반환하기 때문에 연쇄적으로 호출할 수 있다.

NutritionFacts cocaCola = new NutritionFacts.Builder(240, 8).
                                                                                                    .calories(100)
                                                                                                    .fat(35)
                                                                                                    .sodium(40)
                                                                                                    .carbohydrate(1)
                                                                                                    .build();

이 클라이언트 코드는 쓰기 쉽고, 무엇보다도 읽기 쉽다.

빌더 패턴은 상당히 유연하다. 빌더 하나로 여러 객체를 순회하면서 만들 수 있고, 빌더에 넘기는 매개변수에 따라 다른 객체를 만들 수도 있다.

빌더 패턴에 장점만 있는 것은 아니다. 객체를 만들려면 그에 앞서 빌더부터 만들어야 한다. 빌더 생성 비용이 크지는 않지만 성능에 민감한 상황에서는 문제가 될 수 있다.

자바에서는 빌더 생성과 성능에 대한 이슈를 어떻게 해결하였는가?

생성자나 정적 팩터리 방식으로 시작했다가 나중에 매개변수가 많아지면 빌더 패턴으로 전환할 수도 있지만, 이전에 만들어둔 생성자와 정적 팩터리가 아주 도드라져 보일 것이다. 그러니 애초에 빌더로 시작하는 편이 나을 때가 많다.

정리

생성자나 정적 팩터리가 처리해야 할 매개변수가 많다면 빌더 패턴을 선택하는 게 더 낫다. 매개변수 중 다수가 필수가 아니거나 같은 타입이면 특히 더 그렇다. 빌더는 점층적 생성자보다 클라이언트 코드를 읽고 쓰기가 훨씬 간결하고 자바빈즈보다 훨씬 안전하다.