자바의 생성자 혹은 정적 팩토리 메소드에는 공통적인 제약사항이 있다. 바로 선택할 수 있는 인자가 많을 때 깔끔하게 코드를 작성하기 어렵다는 점이다. 프로그래머들은 전통적으로 이런 상황에 점층적 생성자 패턴(Telescoping constructor pattern)을 즐겨 사용했다.
목차
점층적 생성자 패턴(Telescoping Constructor Pattern)
점층적 생성자 패턴은 생성자의 인자가 점점 많아지는 형태로 코드를 구성하는 방식을 의미한다. 필수 인자만 받는 생성자를 정의하고, 필수 인자에 선택 파라미터를 하나 더 받는 생성자를 생성자, 필수 인자와 선택 인자 두 개를 더 받는 생성자, ... 형태로 모든 선택 인자를 다 받는 생성자까지 만들어나간다.
예제 코드를 보자. (예제는 Effective Java의 코드를 참고했다.)
public class NutritionFacts {
private final int servingSize; // 필수
private final int servings; // 필수
private final int calories; // 선택
private final int fat; // 선택
private final int sodium; // 선택
private final int carbohydrate; // 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;
}
}NutritionFacts 클래스의 생성자를 보면 생성자의 인자가 점차 늘어나는 방식으로 작성되어 있는 것을 볼 수 있다. 각 생성자는 this()를 이용해 그 다음 생성자를 호출하며, 사용하지 않는 선택 인자의 기본값을 입력해주고 있다. 최종적으로 모든 인자를 받는 생성자에서 멤버 변수 세팅을 하게 된다.
이 클래스의 인스턴스를 만들려면 원하는 인자를 모두 포함한 생성자 중에 가장 짧은 것을 골라서 호출하면 된다.
NutritionFacts cola = new NutritionFacts(240, 8, 100, 0, 35, 27);단점
- 사용자가 설정하길 원치 않는 인자까지 지정해줘야 하는 경우가 있다.
- 인자의 개수가 많아지면 클라이언트 코드를 작성하거나 읽기 어렵다.
- 같은 타입의 인자가 연달아 등장할 경우 호출하는 쪽에서 인자를 잘 못 넘겨줘도 컴파일러가 체크할 수 없어 찾기 힘든 버그가 만들어질 수 있다.
자바빈즈 패턴(JavaBeans Pattern)
선택 인자가 많을 경우 자바빈즈 패턴(JavaBeans Pattern)을 고려해볼 수 있다. 자바빈즈 패턴은 매개변수가 없는 생성자로 객체를 만든 후 Setter 메소드들을 호출해서 원하는 인자의 값을 설정하는 방식이다.
예제 코드를 보자. (예제는 Effective Java의 코드를 참고했다.)
public class NutritionFacts {
private int servingSize = -1; // 필수; 기본값 없음
private int servings = -1; // 필수; 기본값 없음
private int calories = 0;
private int fat = 0;
private int sodium = 0;
private int carbohydrate = 0;
public NutritionFacts() { }
public void setServingSize(int servingSize) {
this.servingSize = servingSize;
}
public void setServings(int servings) {
this.servings = servings;
}
public void setCalories(int calories) {
this.calories = calories;
}
public void setFat(int fat) {
this.fat = fat;
}
public void setSodium(int sodium) {
this.sodium = sodium;
}
public void setCarbohydrate(int carbohydrate) {
this.carbohydrate = carbohydrate;
}
}이 클래스를 생성하는 쪽에서는 다음과 같이 코드를 작성하면 된다.
NutritionFacts cola = new NutritionFacts();
cola.setServingSize(240);
cola.setServings(8);
cola.setCalories(100);
cola.setSodium(35);
cola.setCarbohydrate(27);자바빈즈 패턴에서는 점층적 생성자 패턴에서 보였단 단점들이 해결된다.
장점
- 인스턴스를 만들기 쉽다.
- 가독성이 좋다.
단점
- 객체 하나를 생성하기 위해 여러개의 메소드 호출이 필요하다.
- 필요한 모든 메소드가 호출되기 전에 일관성(Consistency)이 깨진 상태에 놓이게 된다.
- 클래스를 불변(Immutable)으로 만들 수 없으며 스레드 안정성(Thread-safe)을 얻으려면 프로그래머가 추가 작업을 해줘야한다.
점층적 생성자 패턴(Telescoping Constructor Pattern)의 단점을 해결해주는 자바빈즈 패턴(JavaBeans Pattern)이지만 여전히 해결해야할 점들이 많다. 점층적 생성자 패턴의 안전성과 자바빈즈 패턴의 가독성을 겸비한 빌더 패턴(Builder Pattern)이라는 대안이 있다.
빌더 패턴(Builder Pattern)
빌더 패턴(Builder Pattern)은 빌더 객체를 통해 객체를 생성한다. 필수 인자를 이용해 빌더 객체를 생성한 후 빌더 객체가 제공하는 Setter 메소드들을 이용해서 설정하고 싶은 인자들을 설정한다. 그리고 매개변수가 없는 build() 메소드를 호출하면 Setter 메소드들을 통해 설정한 인자와 나머지 인자들의 기본 값을 이용해서 객체를 생성한다.
예제 코드를 보자. (예제는 Effective Java의 코드를 참고했다.)
public class NutritionFacts {
private int servingSize; // 필수
private int servings; // 필수
private int calories;
private int fat;
private int sodium;
private int carbohydrate;
public static class Builder {
// 필수 매개변수
private int servingSize;
private int servings;
// 선택 매개변수
private int calories = 0;
private int fat = 0;
private int sodium = 0;
private int carbohydrate = 0;
private Builder(int servingSize, int servings) {
this.servingSize = servingSize;
this.servings = servings;
}
public Builder servingSize(int servingSize) {
this.servingSize = servingSize;
return this;
}
public Builder servings(int servings) {
this.servings = servings;
return this;
}
public Builder calories(int calories) {
this.calories = calories;
return this;
}
public Builder fat(int fat) {
this.fat = fat;
return this;
}
public Builder sodium(int sodium) {
this.sodium = sodium;
return this;
}
public Builder carbohydrate(int carbohydrate) {
this.carbohydrate = carbohydrate;
return this;
}
public NutritionFacts build() {
NutritionFacts nutritionFacts = new NutritionFacts();
nutritionFacts.fat = this.fat;
nutritionFacts.sodium = this.sodium;
nutritionFacts.servings = this.servings;
nutritionFacts.carbohydrate = this.carbohydrate;
nutritionFacts.servingSize = this.servingSize;
nutritionFacts.calories = this.calories;
return nutritionFacts;
}
}
}Builder 객체를 생성하고 Setter 메소드를 이용해 인자를 설정한 다음 build() 메소드에서 객체를 완성해준다. 빌더 패턴은 파이썬과 스칼라에 있는 Named Optional Parameter(명명된 선택적 매개변수)를 흉내낸 것이다.
빌더 객체의 Setter 메소드에서는 입력한 인자의 유효성을 검사하고, build() 메소드에서는 생성하는 객체의 불변식(Invariant)를 검사하면 된다. 이런 검사를 통해 유효한 객체를 생성하지 못 하는 경우에는 IllegalArgumentException을 발생시키면 된다.
빌더 패턴을 이용해 객체를 생성하는 코드는 다음과 같다.
NutritionFacts cola = new NutritionFacts.Builder(240, 8)
.calories(100).sodium(35).carbohydrate(27).build();장점
- 점층적 생성자 패턴보다 간결하면서 자바빈즈 패턴보다 안전하다.
- 빌더 패턴은 계층적으로 설계된 클래스와 함께 쓰기 좋다.
단점
- 빌더 생성 비용이 크지는 않지만 성능에 민감한 상황에서는 문제가 될 수 있다.
- 점층적 생성자 패턴보다는 코드가 장황해서 인자가 4개 이상은 되어야 값어치를 한다.
정리
빌더 패턴이 모든 객체 생성 패턴 중에 가장 좋다는 의미는 아니다. 개발자가 속한 조직에서 가이드하고 있는 내용이 있을 수도 있다. 다만 생성자나 정적 팩터리가 처리해야할 인자의 숫자가 많아진다면 빌더 패턴을 선택하는 것이 좀 더 나을 수 있다. 인자 중 다수가 필수 인자가 아닌 경우에는 더더욱 그렇다.
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