(Java) [객체 생성과 파괴 1/9] 정적 팩토리 메서드

 

   정적 팩토리 메서드를 이해하기 위해서는 생성자를 이해해야 한다. 아래 글은 생성자에 대한 글이다. 간략하게 정리해뒀으니 읽고 오기 바란다.

(Java) 생성자의 접근 제어자 | 정적 팩토리 메서드를 위한 기본 지식

 

 

정적 팩토리 메서드란 뭐야?

 

 

  생성자 대신(혹은 함께) 클라이언트에게 제공하는 메서드를 뜻한다. 즉, 객체를 별도로 생성하지 않고도 메서드만으로 객체를 생성할 수 있다. 생성자에는 오버 로딩이라 해서 매개변수의 개수가 다르거나, 매개변수의 개수가 같을 때 타입을 같게 해서 생성자를 여러개 생성할 수 있다. 이러한 생성자의 단점은 동일한 타입이면서 동일한 개수인 생성자를 만들 수 없다는 것이다. 하지만 정적 팩토리 메서드는 메서드 이름만 달리하면 매개변수의 개수와 타입을 동일시할 수 있다. 이런 정적 팩토리 메서드에는 5가지 장점과 2가지 단점이 있다. 무조건 좋다고 사용하는 것이 아닌, 이를 이해하고 선택하여 사용해야 한다. 

  주의할 점은 정적 메서드와 다르다는 점이다. 정적 메서드는 인스턴스를 생성하지 않고도 결과를 출력할 수 있는 메서드이고, 정적 팩토리 메서드는 인스턴스를 생성하지 않고도 인스턴스를 출력할 수 있는 메서드이다. 즉, 결과값이 인스턴스면 정적 팩토리 메서드, 인스턴스가 아니면 정적 메서드가 된다.

 

장점 1.  이름 | 메서드에 이름을 붙일 수 있다.

import java.util.Calendar;
import java.util.Date;

public class CustomDate {
    private Date date;

    // [1] private 생성자
    private CustomDate(Date date){
        this.date = date;
    }

    // [2] 정적 팩토리 메서드: 현재 날짜
    public static CustomDate now(){
        return new CustomDate(new Date());
    }

    // [3] 정적 팩토리 메서드: 특정 날짜
    public static CustomDate of(int year, int month, int day){

        // [3-1] Calendar의 정적 메서드 3가지(getInstance, set, getTime)
        Calendar calendar = Calendar.getInstance();
        calendar.set(year, month - 1, day);

        return new CustomDate(calendar.getTime());
    }

    // [4] 정적 팩토리 메서드: 날짜 문자열로부터 생성
    public static CustomDate fromString(String dateString){
        String[] parts = dateString.split("-");

        int year = Integer.parseInt(parts[0]);
        int month = Integer.parseInt(parts[1]);
        int date = Integer.parseInt(parts[2]);

        return of(year, month, date);
    }

    @Override
    public String toString(){
        return date.toString();
    }

    public static void main(String[] args){
        CustomDate today = CustomDate.now();
        // [5] 결과값1
        System.out.println(today);

        CustomDate specificDate = CustomDate.of(2024, 12, 3);
        // [6] 결과값2
        System.out.println(specificDate);

        CustomDate parsedDate = CustomDate.fromString("2024-12-24");
        // [7] 결과값3
        System.out.println(parsedDate);
    }

}

 

// 결과값
[5] Mon Dec 02 21:37:04 KST 2024
[6] Tue Dec 03 21:37:04 KST 2024
[7] Tue Dec 24 21:37:04 KST 2024

 

• 생성자를 가지고 3가지의 정적 팩토리 메서드를 생성하였다. [1] 생성자를 보게 되면 접근 제어자가 private다. 이는 해당 클래스에서만 인스턴스를 만들 수 있다. 만약 다른 클래스에서 사용하거나 실행클래스에서 사용하고 싶으면 정적 팩토리 메서드가 반드시 필요하다.
• [2], [3], [4] 예시를 보게 되면 공통점이 있다. 보는 바와 같이 정적 메서드는 'public static ... ' 으로 시작한다. 이름을 붙이게 되면 이 메서드가 어떤 의미를 가지고 있는지 쉽게 알 수 있다.
• 정적 팩토리 메서드 이름을 생성할 때 흔히 사용하는 명명 방식들은 다음과 같다.
  
• (1) 형변환, 집계 메서드
  • from: 매개변수를 하나 받아서 해당 타입의 인스턴스를 반환하는 형변환 메서드
    - 예) Date d = Date.from(instant);
  • of: 여리 매개변수를 받아 적합한 타입의 인스턴스를 반환하는 집계 메서드
    - 예) Set<Rank> facecards = EnumSet.of(JACK, QUEEN, KING);
  • valueof: from과 of의 더 자세한 버전
    - 예) BigInteger prime = BigInteger.valueof(Integer.MAX_VALUE); 
•  (2) 객체가 같은 인스턴스를 생성할 때
  
  • instance 혹은 getInstance: (매개변수를 받는다면) 매개변수로 명시한 인
    스턴스를 반환하지만, 같은 인스턴스임을 보장하지는 않는다.
    - 예) StackWalker luke = StackWalker.getInstance(options);
  • create 혹은 newInstance: instance 혹은 getInstance와 같지만, 매번 새로
    운 인스턴스를 생성해 반환함을 보장한다.
    - 예) Object newArray = Array.newInstance(classobject, arraylen);
    
    
• (3) 객체가 다른 인스턴스를 생성할 때
  • getType: getInstance와 같으나, 생성할 클래스가 아닌 다른 클래스에 팩터
    리 메서드를 정의할 때 쓴다. "Type'"은 팩터리 메서드가 반환할 객체의 타입
    이다.
    - 예) Filestore fs = Files.getFilestore(path)
  • newType: newInstance와 같으나, 생성할 클래스가 아닌 다른 클래스에 팩터
    리 메서드를 정의할 때 쓴다. "Type"은 팩터리 메서드가 반환할 객체의 타입
    이다.
    - 예) BufferedReader br = Files.newBufferedReader(path);
  • type: getType과 newType의 간결한 버전
    - 예) List<Complaint> litany = Collections.list(legacylitany);

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장점 2.  메모리 |  인스턴스를 별도로 생성하지 않아도 된다.

  장점 1 예시문의 main 클래스를 보면 Customdate의 인스턴스를 별도로 생성하지 않고 정적 팩토리 메서드를 구현하고 있다. 이는 같은 객체가 자주 요청되는 상황에 메모리 효율 측면에서 매우 유리하다. 디자인 패턴 중 싱글톤 패턴(Singleton, 인스턴스가 하나만 존재), 플라이웨이트 패턴(Flyweight, 대량의 비슷한 객체를 만들 때 사용) 등 다양한 패턴에서 정적 팩토리 메서드가 사용된다.

 

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장점 3.  다형성(1) 내부 클래스 활용 |  대표 클래스 'Collections' 

  Collections은 45개의 내부 클래스를 가지고 있지만 공개하지 않는다. Collections 클래스의 정적 팩토리 메서드를 사용할 때 관련된 클래스들을 알지 못해도 사용할 수 있기 때문이다. Collection 처럼 내부 클래스를 활용하여 API를 만들 수 있다. 정적 팩토리 메서드로 API를 구현하면 메모리를 작게 유지할 수 있다.

import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class CollectionTest {
    
    public static void main(String[] args) {
        List<String> singletonList = Collections.singletonList("Hello");
        System.out.println(singletonList);
    }
    
}

 

 

위 예시에서 singletonList 메서드를 네비게이션 기능(Ctrl + 클릭)으로 이동하게 되면 private static class singletonList 가 나온다. 이 클래스를 활용한 정적 팩토리 메서드가 singletonList이기 때문에 내부 클래스인 singletonList는 굳이 알지 않아도 된다는 뜻이다.

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장점 4.  다형성(2) 매개변수에 따른 클래스 |  대표 클래스 'EnumSet'

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);
}

 

  위 예시를 보면 Enumset은 원소의 개수가 64개 이하면 RegularEnumSet을 반환하고, 65개 이상이면 JumboEnumSet을 반환한다. 이처럼 입력매개변수에 따라 매번 다른 클래스의 객체를 반환할 수 있는 특징이 있다.

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장점 5.  유연성 |  대표 프레임워크 'JDBC'

package EffectiveJava.item1;

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.SQLException;
import java.sql.Driver;

public class JDBCExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {

            // [4] 서비스 제공자 인터페이스
            Driver driver = new com.mysql.cj.jdbc.Driver();
            // [2] 서비스 등록 API
            DriverManager.registerDriver(driver);

            String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/mydatabase";
            String user = "root";
            String password = "password";

            // [1] 서비스 인터페이스, [3] 서비스 접근 API
            Connection connection = DriverManager.getConnection(url, user, password);
            System.out.println("Database connected!");

            connection.close();
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

 

서비스 제공자 프레임워크 : 클라이언트가 쉽게 사용할 수 있도록 만든 구조 | JDBC 프레임워크

• [1] 서비스 인터페이스 (Service Interface): 서비스의 동작을 정의 | Connection 인터페이스
• [2] 제공자 등록 API (Provider Registration API): 구현체가 등록될 때 사용 | DriverManager.registerDriver()
• [3] 서비스 접근 API (Service Access API): 클라이언트가 서비스 인스턴스를 얻는 방법을 제공 | DriverManager.getConnection()
  - 정적 팩토리 메서드를 작성하는 시점에는 반환할 객체의 클래스가 존재하지 않아도 된다. 이는 서비스 제공자 프레임워크를 만드는 근간이 된다. 예를 들어 Connection은 url에 따라 mysql, postgre, mongo 등 다양한 데이터베이스 도구와 연결할 수 있다. 
• [4] 서비스 제공자 인터페이스 (Service provider interface): 서비스 인터페이스의 인스턴스를 생성하는 팩토리 객체를 설명 | Driver

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그럼 이번에는 단점을 알아보겠다.

 

단점 1.  상속 | 하위 클래스 작성 제한

  상속을 하려면 접근 제어자인 public이나 protected로 생성자를 만들어야 가능하다. 하지만 생성자 없이 정적메서드로만 이루어진 클래스는 상속이 불가능 하다. 위의 장점 3에서 얘기한 Collection 프레임워크의 구현 클래스는 final로 지정되어 있기 때문에 상속이 제한된다. 

 

단점 2.  상속 | 검색 제한

  생성자는 API 설명에 나타낼 수 있지만 정적 팩토리 메서드는 설명이 제한된다.