[Effective Java] Item 1. 생성자 대신 정적 팩토리 메서드를 고려하라

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클라이언트(API 사용자)가 클래스의 인스턴스를 얻는 정통적인 수단은 Public 생성자다. 그 밖에도 클래스는 생성자와 별도로 정적 팩터리 메서드(static factory method)를 제공할 수 있다.

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Pros and Cons, 장점 & 단점

Pros 1. 이름을 가질수 있다.

매개변수와 생성자 자체만으로는 반환될 객체의 특성을 제대로 설명하지 못한다. 반면 정적 팩터리는 이름만 잘 지으면 반환될 객체의 특성을 쉽게 묘사할 수 있다.

ex 1. 생성자 & 정적 팩토리 메서드 비교

// 생성자
BigInteger(int, int, Random);

// 정적 팩토리 메서드
// 참고: prime number: n.소수
BigInteger.probablePrime();

전자 보다는 후자가 값이 소수인 BigInteger를 반환 한다는 것을 알 수 있다.

또한 전자의 경우 해당 파라미터 구성의 생성자를 하나만 만들 수 있어 한계점이 잇다. BigInteger(int, int, Random)과 같이 파라미터로 구성하지만 내부 로직은 다른 생성자가 2개 이상 필요하다면 정적 팩토리 메서드가 반드시 필요하다.

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Pros 2. 호출될 때마다 인스턴스를 새로 생성하지는 않아도 된다.

불변 클래스(내부 값을 변경 할 수 없는 클래스)는 인스턴스를 미리 만들어 놓거나 새로 생성한 인스턴스를 캐싱하여 재사용하는 식으로 불필요한 객체 생성을 피할 수 있다. 재사용시 생성 비용이 큰 객체가 자주 요청되는 상황이면 성능을 끌어 올려 준다.

대표적으로 플라이웨이트 패턴이 있는데, 이 디자인 패턴은 객체 내부에서 참조 객체(객체를 구성하는 작은 객체)를 만들어서 객체 생성시 생성 되어 있는 참조 객체가 있으면 해당 객체를 활용하고, 없으면 새로 생성하는 패턴이다.

반복되는 요청에 같은 객체를 반환하는 식으로 정적 팩토리 방식의 클래스는 언제 어느 인스턴스를 살아 있게 할지를 철저하게 통제할 수 있다.

이러한 클래스를 인스턴스 통제(Instance Controlled) 클래스라고 하며 통제를 통해 필요에 따라 싱글턴(오직 하나만 생성할 수 있는 클래스)을 만들수도, 인스턴스화 불가(정적인 변수와 메소드로 구성)로 만들 수도 있다. 또한 불변 값 클래스에서 동치인 인스턴스가 단 하나 뿐임을 보장할 수 있다.

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Pros 3. 반환 타입의 하위 타입 객체를 반환할 수 있는 능력이 있다.

이 능력은 반환할 객체의 클래스를 자유롭게 선택할 수 있게 하는 엄청난 유연성을 선물한다. 아래 예제에서 리턴하는 것은 Collection Interface이지만 실제 리턴되는 것은 인터페이스를 구현한 ArrayList이다.

public static Collection staticFactoryMethodofCollection() {
        return new ArrayList<String>();
}

Collection을 알면 Collection Interface을 구현한(implement) 클래스들의 공통적인 사용법을 익힐 수 있고 Collection 하위의 인터페이스인 List 인터페이스를 구현한 클래스들의 공통적인 사용법을 익힐 수 있다.

이 처럼 API를 사용하는데 있어 개발자가 익혀야하는 개념의 수와 난이도를 낮춰줄 수 있다. 자바 8부터는 인터페이스가 정적 메서드와 정적 변수를 가질 수 있게 되어서 그 활용도가 증가했다.

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Pros 4. 입력 매개변수에 따라 매번 다른 클래스의 객체를 반환할 수 있다.

반환 타입의 하위 타입이기만 하면 어떤 클래스의 객체를 반환하든 상관없다. 심지어 ㅏ음 릴리스에서는 또 다른 클래스의 객체를 반환해도 된다.

대표적으로 추상 클래스인 EnumSet이 있다. EnumSet은 public 생성자 없이 오직 정적 팩토리 메서드만 제공하며, 원소의 수에 따라 원소가 64개 이하면 원소들을 long 변수 하나로 관리하는 RegularEnumSet의 인스턴스를, 65개 이상이면 long 배열로 관리하는 JumboEnumSet 인스턴스를 반환한다.

아래는 EnumSet 내 정적 팩토리 메서드이다.

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);
}

Pros 5. 정적 팩토리 메서드를 작성하는 시점에는 반환할 객체의 클래스가 존재하지 않아도 된다.

서비스 제공자 프레임워크를 만드는 근간이 되며 대표적으로 JDBC가 있다. 서비스 제공자 프레임워크에서 제공자는 서비스의 구현체다.그리고 이 구현체들을 클라이언트에 제공하는 역할을 프레임워크에 통제하여, 클라이언트를 구현체로부터 분리해준다.

서비스 제공자 프레임워크는 3개의 핵심 컴포넌트로 이뤄진다.

서비스 인터페이스(Service Interface)

구현체의 동작을 정의, JDBC에서 Connection 역할.

제공자 등록 API(Provider Registration API)

제공자가 구현체를 등록할 때 사용, JDBC에서 DriverManager.registerDrivers() 역할.

서비스 접근 API(Service Access Interface)

클라이언트가 서비스의 인스턴스를 얻을 때 사용, JDBC에서 DriverManager.getConnection() 역할.

DriverManager.registerDrivers(new oracle.jdbc.driver.OracleDriver());
Connection conn = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/jordy", "id","pw");

Cons 1. 상속을 하기위해선 public 이나 protected 생성자가 필요하니 정적 팩토리 메소드만 제공하면 하위 클래스를 만들 수 없다.

Cons 2.정적 팩토리 메소드는 프로그래머가 찾기 어렵다.

API 설명에 명확히 드러나지 않으니 사용자는 정적 팩토리 메소드 방식 클래스를 인스턴스화하는 방법을 알아내야 한다.

정적 팩토리 메서드 명명 규칙

정적 팩토리 메서드는 특징에 따라 메서드 명을 지어야 한다.

• from: 매개 변수를 하나 받아서 해당 타입의 인스턴스 반환하는 형변환 메서드.

Date d = Date.from(instant);

• of: 여러 매개변수를 받아 적합한 타입의 인서턴스를 반환하는 집계 메서드

Set<Rank> faceCards = EnumSet.of(JACK, QUEEN, KING);

• valueOf: from과 of의 더 자세한 버전

BigInteger prime = BigInteger.valueOf(Integer.MAX_VALUE);

• intance or getInstance: (매개변수를 받는다면) 매개변수로 명시한 인스턴스를 반환하지만, 같은 인스턴스 임을 보장하지는 않는다

StackWalker luke = StackWalker.getInstance(options);

• create or newInstance: instance or getInstance와 같지만. 매번 새로운 인스턴스를 생성해 반환함을 보장한다.

Object newArray = Array.newInstance(classObject, arrayLen);

• getType: getInstance와 같으나 생성할 클래스가 아닌 다른 클래스에 팩터리 메서드를 정의할 떄 쓴다. "Type"은 팩터리 메서드가 반환할 객체의 타입이다.

FileStore fs = Files.getFileStore(path);

• type: getType 과 newType의 간결한 버전

List<Complaint> litany = Collections.list(legacyLitany);