Effective Java - 아이템 1: 생성자 대신 정적 팩터리 메서드를 고려하라

정적 팩터리 메서드

new키워드로 생성하지 않고 객체 생성해서 반환하는 메서드다.

// 필드가 private final이고 필드의 값을 수정하는 방법이 없기 때문에 불변 클래스다.
public class MyNumber {
    public static final int ZERO = new MyNumber(0); // 여러 곳에서 사용하는 값을 캐싱.
    private final int number;

    // 생성자의 접근자를 private로 하여 외부에서 생성자를 호출하지 못하도록 한다.
    private MyNumber(int number) {
        this.number = number;
    }

    // 외부에서 객체를 생성하여 반환받을 수 있는 public API 제공.
    public static MyNumber from(int number) {
        return new MyNumber(number);
    }
    
    // 클래스에 상수로 선언한 ZERO가 필요하면 새로 생성하지 않고 캐싱해둔 값을 제공한다.
    public static MyNumber getZero() {
        return ZERO;
    }
}

정적 팩터리 메서드의 장점

1. 이름을 가질 수 있다.

   생성자에 넘기는 매개변수와 생성자 자체만으로는 반환될 객체의 특성을 제대로 설명하지 못한다. 반면 정적 팩터리는 이름만 잘 지으면 반환될 객체의 특성을 쉽게 묘사할 수 있다. 그래서 한 클래스에 시그니처가 같은 생성자가 여러개 필요할 것 같으면(생성자 오버라이딩 할 메서드가 많다면) 정적 팩터리 메서드로 바꾸고 메서드 네이밍을 잘 지어주는 것이 좋다.

2. 호출될 때마다 인스턴스를 새로 생성하지 않아도 된다.

   불변 클래스(immutable class)는 인스턴스를 미리 만들어 놓거나 새로 생성한 인스턴스를 캐싱하여 재활용하는 식으로 불필요한 객체 생성을 피할 수 있다. 정적 팩터리 메서드는 필요에 따라 미리 생성된 인스턴스를 반환하거나, 생성된 인스턴스를 캐싱하여 재사용할 수 있다. 이는 불변 클래스에서 특히 유용하며, 이를 통해 객체 생성 비용을 줄일 수 있다. 플라이 웨이트 패턴(Flyweight pattern)과 유사한 기법이다. 반복되는 요청에 같은 객체를 반환하는 식으로 정적 팩터리 방식의 클래스는 인스턴스를 살아있게 할지를 철저히 통제할 수 있다. 이런 클래스를 인스턴스 통제 클래스라 한다. 인스턴스를 통제할 수 있다면 클래스를 싱글턴으로 만들 수도, 인스턴스화 불가로 만들 수 있고, 불변 클래스에서 동치인 인스턴스가 단 하나뿐임을 보장할 수 있다. 또 열거 타입 인스턴스가 하나만 만들어짐을 보장한다.

3. 반환 타입의 하위 객체를 반환할 수 있는 능력이 있다.

   생성자는 해당 타입만 반환하지만, 팩터리 메서드는 다형성을 이용해 반환할 객체의 클래스를 자유롭게 선택할 수 있게 하는 유연성을 준다. 이 유연성을 응용하면 구현 클래스를 공개하지 않고도 그 객체를 반환할 수 있다. 클라이언트는 알 필요 없는 정보를 캡슐화할 수 있다.

public interface DiscountPolicy {
    Amount discount(Order order);
}

public interface DiscountCondition {
    boolean isDiscountable(Order order);
}

public class PercentDiscountPolicy implements DiscountPolicy {
    private static final double DISCOUNT_PERCENT = 0.1;

    @Override
    public Amount discount(Order order) {
        return new Amount(order.getAmount().multiply(DISCOUNT_PERCENT));
    }
}

public class PercentDiscountCondition implements DiscountCondition {
    private final DiscountCondition discountCondition;

    public PercentDiscountCondition(DiscountCondition discountCondition) {
        this.discountCondition = discountCondition;
    }
    
    @Override
    public boolean isDiscountable(Order order) {
        return discountCondition.isDiscountable(order);
    }
}

public class DiscountPolicies {
    private static final List<DiscountPolicy> discountPolicies = new ArrayList<>();

    static {
        discountPolicies.add(new PercentDiscountPolicy(new PercentDiscountCondition()));
    }

    // 여러 할인 정책중에 할인 가능한 하나의 할인 정책을 반환하는 정적 팩터리 메서드.
    // discountPolicies에 DiscountPolicy 인터페이스를 구현한 각기 다른 구현체들이 들어있다.
    // 정적 팩터리 메서드를 사용하면 구체 클래스인 PercentDiscountPolicy 타입으로 반환하지 않고,
    // 다형성을 이용해 상위 타입으로 반환할 수 있다.
    public static DiscountPolicy getDiscountableDiscountPolicy(Order order) {
        return discountPolicies.stream()
                .filter(discountPolicy -> discountPolicy.isDiscountable(order))
                .findAny()
                .orElse(new NoneDiscountPolicy());
    }
}

1. 입력 매개변수에 따라 매번 다른 클래스의 객체를 반환할 수 있다.

   반환 타입이 하위 타입이기만 하면 어떤 클래스의 객체를 반환하든 상관없다. 클라이언트는 팩터리가 건네주는 객체가 어느 클래스의 인스턴스인지 알 수도 없고 알 필요도 없다. 위의 예시 코드의 getDiscountableDiscountPolicy 메서드의 반환 타입이 그 예다.

2. 정적 팩터리 메서드를 작성하는 시점에는 반환할 객체의 클래스가 존재하지 않아도 된다.

   위의 예시 코드에서 DiscountPolicy 인터페이스를 구현하는 새로운 클래스가 추가된다고 해도 기존 코드를 변경할 필요가 없다.

정적 팩터리 메서드의 단점

1. 상속을 하려면 public이나 protected 생성자가 필요하니 정적 팩터리 메서드만 제공하면 하위 클래스를 만들 수 없다.

   상속을 하는 하위 클래스의 생성자에서 상위 클래스의 생성자 super()를 호출해야 하지만, 상위 클래스에서 정적 팩토리 메서드를 제공하며 생성자의 접근자가 private라면 상속할 수 없다.

2. 정적 팩터리 메서드는 프로그래머가 찾기 어렵다.

   생성자처럼 API 설명에 명확히 드러나지 않아 사용자가 직접 생성자를 대신할 팩터리 메서드를 알아내야 한다. 이런 이유로 널리 알려진 규약을 따라 메서드 이름을 짓는다.

정적 팩터리 메서드 명명 방식

• from: 매개 변수를 하나 받아서 해당 타입의 인스턴스를 반환하는 형변환 메서드
  • Date d = Date.from(instant);
• of: 여러 매개변수를 받아 적합한 타입의 인스턴스를 반환하는 집계 메서드
  • Set faceCards = EnumSet.of(JACK, QUEEN, KING);
• valueOf: from과 of의 더 자세한 버전
  • BigInteger prime = BigInteger.valueOf(Integer.MAX_VALUE);
• instance 혹은 getInstance: 매개변수를 받는다면 매개변수로 명시한 인스턴스를 반환하지만, 같은 신스턴스임을 보장하지는 않는다.
  • StackWalker luke = StackWalker.getInstance(options);
• create 혹은 newInstance: instance 혹은 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 때 쓴다.
  • FileStore fs = Files.getFileStore(path);
• newType: newInstance와 같으나, 생성할 클래스가 아닌 다른 클래스에 패겉리 메서드를 정의할 때 쓴다.
  • BufferedReader br = Files.newBufferedReader(path);
• type: getType과 newType의 간결한 버전
  • List litany = Collections.list(legacyLitany);

핵심 정리

정적 팩터리 메서드와 public 생성자는 각자의 쓰임새가 있으니 상대적인 장단점을 이해하고 사용하는 것이 좋다.
정적 팩터리를 사용하는 게 유리한 경우가 더 많으므로 무작정 public 생성자를 제공하던 습관이 있다면 고치자.