[JAVA] 불변객체란?

1. 불변 객체란 무엇일까?

불변 객체는 객체의 상태(내부의 값, 필드, 멤버 변수)가 변하지 않는 객체로 한 번 초기화 후 수정될 수 없기 때문에 예측 가능하고 안전한 코드 작성을 할 수 있게 도와줍니다. 대표적으로 자바의 String, Integer 등의 클래스가 불변으로 설계되어 있습니다. 

지금부터는 불변 객체의 장점과 불변 객체를 구현하는 방법에 대해 알아보겠습니다.

 

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2. 불변 객체의 장점

스레드 안정성(Thread Safety)

멀티스레드 환경에서 가변 객체를 여러 스레드가 동시에 수정하려 할 때 동기화를 적절히 처리하지 않으면 예상치 못한 동작이 발생할 수 있습니다. 하지만 불변객체는 상태가 변하지 않으므로 스레드 안정성을 보장할 수 있습니다. 

 

Side Effect를 최소화할 수 있다.

객체의 공유 참조는 막을 수 없습니다. 그래서 객체의 값을 변경하면 다른 곳에서 참조하는 변수의 값도 함께 변경되는 사이드 이펙트가 발생할 수 있습니다.  불변 객체는 값을 변경할 수 없기 때문에 사이드 이펙트가 원천 차단되고 코드의 예측 가능성과 안정성을 높일 수 있습니다.

 

실패 원자성

가변 객체는 연산 중간에 예외가 발생하면 객체의 상태가 불완전하게 변경될 수 있습니다. 반면, 불변 객체는 예외 발생 시 객체의 상태가 변하지 않으므로, 연산이 중단되더라도 이전 상태가 그대로 유지되어 안정성을 보장할 수 있습니다.

 

캐싱(Caching) 

불변 객체는 변경되지 않으므로 캐싱이 가능하고 동일한 객체를 여러 곳에서 재사용할 수 있어 메모리 사용을 최적화할 수 있습니다.

 

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3. 불변 객체를 구현하는 방법

 

1. 객체의 상태를 변경하는 메서드를 제공하지 않는다.

 

2.클래스를 확장할 수 없도록 한다.

public final class ImmutablePerson {

클래스를 final로 선언하면 상속을 막기 때문에 하위 클래스에서 부주의하게 객체의 상태를 변하게 만드는 사태를 막아줍니다. 

 

3.모든 필드를 final, private로 선언한다.

private final String name;
private final int age;
private final List<String> items;

필드가 참조하는 가변 객체를 클라이언트에서 직접 접근해 수정하는 일을 막아줍니다.

 

4. 참조에 의해 변경가능성이 있는 경우 방어적 복사를 이용해 전달한다.

public List<String> getList() {
	return Collections.unmodifiableList(new ArrayList<>(list));
}

방어적 복사란?
방어적 복사(Defensive Copying)는 객체를 외부에 노출할 때 해당 객체의 사본을 만들어 반환하거나, 외부에서 전달받은 객체를 복사하여 내부에 저장함으로써 원본 객체의 변경으로부터 내부 상태를 보호하는 기법

public final class ImmutablePerson {
    private final String name;
    private final int age;
    private final List<String> items;

    public ImmutablePerson(String name, int age, List<String> items) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.items = new ArrayList<>(items);
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }
    
    public List<String> getList() {
        return Collections.unmodifiableList(new ArrayList<>(items));
    }
}

 

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4. 정리

• 불변 객체는 자바 프로그래밍에서 안정적이고 예측 가능한 코드를 작성하는 데 중요한 역할을 한다.
• 스레드 안정성, 부작용 최소화, 실패 원자성, 캐싱 등 다양한 장점이 있다.
• 불변 객체의 특성과 구현 방법을 잘 이해해 적절한 상황에 활용하는 것이 중요!

참고

이펙티브 자바