immutability(불변성)

🔴 객체의 불변성(Immutability)란?
객체가 immutable 하다는 것은 객체가 최초 생성된 시점 이후 상태 값이 변하지 않는다는 의미이다.
객체를 처음 만들었을 대의 속성을 해당 객체가 사라질 때까지 그대로 유지한다는 것.

🔴 객체의 불변성이 왜 중요할까? 어떤 장단점이 있을까?
이펙티브 자바(Effective Java)에서는 특별한 이유가 있지 않은 이상 클래스는 immutable해야 한다고 한다.

Classes should be immutable unless there's a very good reason to make them mutable....If a class cannot be made immutable, limit its mutability as much as possible.

여러가지 장점이 존재하는데
일단 객체를 immutable하게 생성한다면 생성 시점 이후 해당 객체의 상태를 변경할 수 없으므로, 실행 중인 쓰레드 간의 서로 간섭에 의해 생길수 있는 동기화(synchronization) 문제에 대한 걱정을 안 해도 되게 해준다.
위와 같은 것을 Thread safe하다고 한다.

이런 이유 때문에 동시성이 중요한 프로그램에서 특히 유용하다.
불변 객체들을 활용하면 side-effect에 대한 걱정이 없기 때문에 설계, 구현, 및 사용하는데 편리하다는 장점이 있다.

프로그램 실행 간 exception이 발생하더라도 사용했던 객체들의 상태값은 변함이 없고, 이런 장점 대문에 캐시 해두고 사용한다면 효율을 극대화할 수 있다.

하지만, Immutability를 보장하는 방법에는 단점도 존재한다.

모든 객체의 불변성을 보장하게 된다면, 상태 변화가 필요한 경우 새로운 객체를 생성해야한다는 단점도 있고, 새로운 객체를 많이 생성하는 경우 성능 문제가 발생할 수 있다는 걱정도 있다.

하지만 Oracle에서는 객체 생성 비용에 대한 영향은 종종 과대 평가되며, 불면 객체를 활용할 때의 이점들이 이런 단점을 상쇄한다고 한다.

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🔴 객체를 Immutable하게 쓰는 방법?

객체를 생성할 때 불변성을 지켜 생성될 수 있게 클래스를 만드는 방법은 무엇일까?

1) setter 메서드를 제공하지 말자
객체의 상태값을 변경하는 setter 메서드를 아예 만들지 않는 방법이다.
IDE로 개발하다보면 getter와 setter 메서드를 모든 클래스에 제공하는 경우가 있는데,
상태 값을 변경할 필요가 없는 클래스에 setter 메서드를 추가하거나, 상태 값을 가져올 필요가 없는데 getter 메서드를 추가하는 건 불필요한 코드를 추가로 작성하는 꼴이 된다.

요약 : 상태값을 변경하지 않기 위해 setter 메서드를 제공하지 않는 방법을 사용할 수 있다.

2) final class로 선언
클래스 자체를 final로 선언하면 해당 클래스를 다른 클래스에서 상속 받는 게 불가능하기 때문에, 부모 클래스에 선언되어 있는 메서드 오버라이딩이 불가능하다.

하지만 상속이 불가능하다는 것 뿐이지 해당 클래스 객체들이 immutability를 보장하지는 않는다.
선언한 final class 1번 setter 메서드를 제공하지 않는 방법을 함께 사용해야 setter를 사용한 상태값 수정을 막을 수 있다.

3) 모든 mutable 필드를 final로 선언
java에서 변수를 final로 선언하면 해당 변수를 초기화 할 때 할당된 값을 변경할 수 없게 된다.
인스턴스 변수가 primitive type이라면 final로 선언하여 불변성을 유지할 수 있다.

하지만 인스턴스 변수가 특정 객체를 참조하는 참조 변수라면, 참조 대상이 바뀔 수 없다는 뜻일 뿐 참조하고 있는 객체 자체의 불변성을 보장할 수는 없다.

이런, 경우 참조하고 있는 객체 또한 immutable하게 사용할 수 있게끔 처리해주자.

4) 모든 필드의 접근제어자를 private로 선언
클래스의 모든 필드를 private으로 선언하면 해당 클래스만 해당 필드에 대한 접근권한을 가지게 된다.
클래스에 setter 메서드가 없다면 private으로 선언해 외부 클래스로부터 접근을 차단할 수 있다.

5) 생성자를 통해 초기화되는 필드들은 깊은 복사를 통해 참조 대상 재할당
생성자를 통해 초기화 되는 인스턴스 변수들이 reference 변수라면 깊은 복사를 통해 참조하는 객체 내부의 값이 변하는 것을 방지할 수 있다.

6) getter메서드는 객체의 깊은 복사본을 반환
getter 메서드는 실제 객체에 대한 reference를 반환하는 대신 깊은 복사를 통해 생성한 객체에 대한 reference를 반환하여, 반환받은 객체를 사용할 때 실수로라도 기존 객체를 건드릴 일이 없게끔 만들자.

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참고자료 :
https://www.baeldung.com/java-immutable-object
https://seunghyunson.tistory.com/24