Item2. 생성자에 매개변수가 많다면 빌더를 고려하라

 

🤏 정적 팩토리 메서드에 존재하는 제약사항

: “선택적 매개변수가 많을 때 적절히 대응하기 어려움”

 

 

대안1. 점층적 생성자 패턴 (Telescoping Constructor Pattern)

• 필수 매개변수만 받는 생성자,
  필수 매개변수와 선택 매개변수 1개를 받는 생성자,
  선택 매개변수를 2개까지 받는 생성자, ~…
  → 형태로 선택 매개변수를 전부 다 받는 생성자까지 늘려가는 방식
• 사용자가 설정을 원치 않는 매개변수까지 값을 지정해야 하는 경우가 자주 발생
• 매개변수의 개수가 많아지면 클라이언트 코드를 작성하거나 읽기 어려움
  → 특히, 타입이 같은 매개변수가 연달아 늘어서 있으면 찾기 어려운 버그로 이어질 수 있음
  → 클라이언트가 실수로 매개변수의 순서를 바꿔 건네도 컴파일러는 알아채지 못하고 런타임에 엉뚱한 동작을 하게 됨

[EX.점층적 생성자 패턴-확장하기 어렵다!]

public class NutritionFacts {
	private final int servingSize;    // (ml, 1회 제공량),    필수
	private final int servings;       // (회, 총 n회 제공량), 필수
	private final int calories;       // (1회 제공량당),      선택
	private final int fat;            // (g/1회 제공량),      선택
	private final int sodium;         // (mg/1회 제공량),     선택
	private final int carbohydrate;   // (g/1회 제공량),      선택
	
	public NutritionFacts(int servingSize, int servings) {
		this(servingSize, servings, 0);
	}
	
	public NutritionFacts(int servingSize, int servings, int calories) {
		this(servingSize, servings, calories, 0);
	}
	
	public NutritionFacts(int servingSize, int servings, int calories
    				, int fat) {
		this(servingSize, servings, calories, fat, 0);
	}
	
	public NutritionFacts(int servingSize, int servings, int calories
    				, int fat, int sodium) {
		this(servingSize, servings, calories, fat, sodium, 0);
	}
	
	public NutritionFacts(int servingSize, int servings, int calories
    				, int fat, int sodium, int carbohydrate) {
		this.servingSize = servingSize;
		this.servings = servings;
		this.calories = calories;
		this.fat = fat;
		this.sodium = sodium;
		this.carbohydrate = carbohydrate;
	}
}

 

 

 

대안2. 자바빈즈 패턴 (JavaBeans Pattern)

• 매개변수가 없는 생성자로 객체를 만든 후, 세터(setter) 메서드들을 호출해 원하는 필드의 값을 설정하는 방식
• 객체 하나를 만들려면 메서드를 여러개 호출해야 함
• 완전히 생성되기 전까지는 일관성(consistency)이 무너진 상태에 놓이게 됨
  → 디버깅에 어려움 발생 가능성 높음
• 클래스를 불변으로 만들 수 없으며, 스레드 안전성을 얻으려면 추가 작업 필요

[EX.자바빈즈패턴 - 일관성이 깨지고, 불변으로 만들 수 없다.]

public class NutritionFacts {
	// 기본값이 있는 경우, 기본값으로 초기화
	private int servingSize = -1;    // 필수, 기본값X
	private int servings = -1;       // 필수, 기본값X
	private int calories = 0;
	private int fat = 0;
	private int sodium = 0;
	private int carbohydrate = 0;
	
	public NutritionFacts() {}
	
	// Setter Methods
	public void setServingSize(int val) {
		this.servingSize = val;
	}
	public void setServings(int val) {
		this.servings = val;
	}
	public void setCalories(int val) {
		this.calories = val;
	}
	public void setFat(int val) {
		this.fat = val;
	}
	public void setSodium(int val) {
		this.sodium = val;
	}
	public void setCarbohydrate(int val) {
		this.carbohydrate = val;
	}
}

 

 

 

✨ 대안3. 빌더 패턴 (Builder Pattern)

• 점층적 생성자 패턴의 안전성 + 자바 빈즈 패턴의 가독성을 겸비
• ① 필수 매개변수만으로 생성자(혹은 정적 팩토리)를 호출해 빌더 객체를 얻음
  ② 빌더 객체가 제공하는 일종의 세터 메서드들로 원하는 선택 매개변수들을 설정
  ③ 매개변수가 없는 build 메서드를 호출해 필요한 (일반적으로 불변인)객체를 얻음

[EX.빌더 패턴 - 점층적 생성자 패턴과 자바빈즈 패턴의 장점만 취했다.]

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 초기화
		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) {
			this.calories = val;
			return this;
		}
		
		public Builder fat(int val) {
			this.fat= val;
			return this;
		}
		
		public Builder sodium(int val) {
			this.sodium= val;
			return this;
		}
		
		public Builder carbohydrate(int val) {
			this.carbohydrate= val;
			return this;
		}
		
		public NutritionFacts build() {
			return new NutritionFacts(this);
		}
	}
	
	public NutritionFacts(Builder builder) {
		this.servingSize = builder.servingSize;
		this.servings = builder.servings;
		this.calories = builder.calories;
		this.fat = builder.fat;
		this.sodium = builder.sodium;
		this.carbohydrate = builder.carbohydrate;
	}
}

// 클라이언트 코드
NutritionFacts cocaCola = new NutritionFacts.Builder(240, 8)
	.calories(100).sodium(35).carbohydrate(27).build();

 

 

 

👍 빌더 패턴의 장점

• 빌더의 세터 메서드들은 빌더 자신을 반환하기 때문에 연쇄적으로 호출이 가능
  → 플루언트 API(Fluent API) 혹은 메서드 연쇄(Method Chaining)
• 읽고 쓰기 쉬움 → 파이썬과 스칼라에 있는 명명된 선택적 매개변수(named optional parameters)를 흉내
• 계층적으로 설계된 클래스와 함께 사용하면 좋음
  • 각 계층의 클래스에 관련 빌더를 멤버로 정의
  • 추상 클래스에는 추상 빌더, 구체 클래스(concrete class)는 구체 빌더를 갖도록 구현
• 가변인수(VarArgs) 매개변수를 여러개 사용할 수 있음
• 유연함
  → 빌더 하나로 여러 객체를 순회하면서 만들거나, 빌더에 넘기는 매개변수에 따라 다른 객체를 만들 수 있음
  → 객체마다 부여되는 일련번호와 같은 특정 필드는 빌더가 알아서 채우도록 할 수 도 있음

 

 

👆 재귀적 타입 한정

• 자기 자신이 들어간 표현식을 사용해 타입 매개변수의 허용 범위를 한정

 

👆 시뮬레이트한 셀프 타입 (Simulated Self-Type)

• 빌더 클래스에서 추상 메서드 self()를 생성해 하위 클래스에서는 형변환하지 않고도 메서드 연쇄를 지원할 수 있음
• self 타입이 없는 자바를 위한 우회 방법

 

👆 공변 반환 타입핑 (Covariant Return Typing)

• 하위 클래스의 메서드가 상위 클래스의 메서드가 정의한 반환 타입이 아닌, 그 하위 타입을 반환하는 기능

 

 

 

🤏 주의점

• 잘못된 매개변수를 최대한 일찍 발견하려면 빌더의 생성자와 메서드에서 입력 매개변수를 검사하고, build 메서드가 호출하는 생성자에서 여러 매개변수에 걸친 불변식(invariant)을 검사해야 함
• 불변식을 보장하려면 빌더로부터 매개변수를 복사한 후 해당 객체 필드들도 검사해야 함
• 검사 후 잘못된 점이 발견되면 어떤 매개변수가 잘못되었는지를 자세히 알려주는 메시지를 담아 IllegalArgumentException을 던짐

 

 

👆 불변 (Immutable / Immutability)

• 어떠한 변경도 허용하지 않는다는 뜻으로, 주로 변경을 허용하는 가변(mutable) 객체와 구분하는 용도로 사용
• 대표적으로 String 객체는 한번 만들어지면 절대 값을 바꿀 수 없는 불변 객체

 

👆 불변식 (Invariant)

• 프로그램이 실행되는 동안, 혹은 정해진 기간 동안 반드시 만족해야 하는 조건
• 변경을 허용할 수는 있으나 주어진 조건 내에서만 허용
  • [EX1]. 리스트의 크기는 반드시 0 이상이어야 하므로, 음수 값이 될 수 없음
  • [EX2]. Period 클래스에서 start 필드의 값은 반드시 end 필드의 값보다 앞서야 하므로, 두 값이 역전되면 불변식이 깨진 것
• 가변 객체에서도 불변식은 존재할 수 있음

 

 

 

👎 빌더 패턴의 단점

• 객체 생성에 앞서 빌더를 생성해야 하기 때문에 성능에 민감한 상황에서는 문제가 될 여지가 있음
• 코드가 장황하기 때문에 매개변수가 4개 이상은 되어야 값어치를 함