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우리는 알약을 먹을 때 “감기약, 두통약, 소화제” 로만 생각하고 먹을 뿐, 알약 내부에 어떤 약품들이 들어있는지 신경쓰지 않는다. 알약은 잘 설계된 컴포넌트다.
“어설프게 설계된 컴포넌트와 잘 설계된 컴포넌트의 가장 큰 차이는 바로 클래스 내부 데이터와 내부 구현 정보를 외부 컴포넌트로부터 얼마나 잘 숨겼느냐다.”
잘 설계된 컴포넌트는 모든 내부 구현을 숨겨, 구현과 API를 깔끔히 분리한다. 오직 API를 통해서만 다른 컴포넌트와 소통하며 서로의 내부 동작 방식에는 관여하지 않아야 한다. 이것을 정보 은닉, 혹은 캡슐화 라고 부른다.
정보 은닉(캡슐화)의 장점
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시스템 개발 속도를 높인다.
컴포넌트 속성별 규격만 맞춘다면, 얼마든지 다양한 컴포넌트를 병렬로 개발 시킬 수 있다. -
시스템 관리 비용을 낮춘다.
컴포넌트의 상세한 필드를 이해하지 않아도 컴포넌트의 역할을 이해할 수 있고, 역할이 비슷한 다른 컴포넌트로 교체하는 부담도 적다. -
성능 최적화에 도움을 준다.
캡슐화가 완벽히 되어 있는 시스템 속에서는 이미 완성된 시스템이더라도 다른 컴포넌트에 영향을 주지 않고 최적화 대상 컴포넌트만 최적화 시킬 수 있다. -
소프트웨어 재사용성을 높인다.
다른 API나 외부에 의존하지 않고 독자적으로 동작하는 컴포넌트라면, 해당 컴포넌트가 완전히 다른 환경에서도 유용하게 쓰일 가능성이 높다. -
대형 시스템 제작 난이도를 낮춰준다.
캡슐화를 통해 개별 컴포넌트의 동작을 검증할 수 있기 때문에 전체 시스템이 구현되지 않아도 각 컴포넌트 개발에 신뢰를 더할 수 있다.
자바에서 제공하는 정보 은닉(캡슐화) 장치 - 접근 제어
기본 원칙은 매우 간단하다.
모든 클래스와 멤버의 접근성을 가능한 한 좁혀야 한다.
기본 원칙을 이해하고 두 가지 부류의 접근 제한을 알아보자.
TOP LEVEL 클래스와 인터페이스 접근 제한자
public: 공개 API 가 된다.package-private: 해당 패키지 내부에서만 이용할 수 있다.
클라이언트에게 컴포넌트를 공개 API로 제공했을 경우 영원히 하위호환을 지원해주어야 한다.
정확히 필요할 때만 public 선언을 이용하도록 하자.
멤버(필드, 메서드, 중첩 클래스, 중첩 인터페이스) 접근 제한자
private: 멤버가 선언된 TOP LEVEL 클래스에서만 접근할 수 있다.package-private: 멤버가 소속된 패키지 안의 모든 클래스에서 접근할 수 있다.protected:package-private의 접근 범위를 포함하며,
이 멤버를 선언한 클래스의 하위 클래스에서도 접근이 가능하다.public: 모든 곳에서 접근할 수 있다.
접근 제한자 부여 방법
- 클래스의 공개 API를 세심히 설계한 후, 그 외의 모든 멤버는
private로 만들자. - 오직 같은 패캐지의 다른 클래스가 접근해야하는 멤버에 한하여
package-private로 풀어주자. - 권한을 풀어주는 일이 자주 발생한다면, 컴포넌트를 더 분해해야하는 것이다.
public클래스에서 멤버의 접근 수준을package-private에서protected로 바꾸는 순간 해당 멤버에 접근 가능한 대상 범위가 엄청나게 넓어진다.protected멤버의 수는 적을 수록 좋다.
접근 제한을 방해하는 제약 : 리스코프 치환원칙
상위 클래스의 메서드를 재정의할 때는 그 접근 수준을 상위 클래스에서보다 좁게 설정할 수 없다.
제약은 상위 클래스의 인스턴스가 하위 클래스의 인스턴스로 대체될 수 있어야 한다는 규칙을 지키기 위해 필요하다. 이 이 제약을 어길 경우 하위 클래스를 컴파일 할 때 컴파일 에러가 발생한다.
테스트를 위해서 접근 제한을 풀어줄 필요는 없다.
코드를 테스트하는 목적으로 접근 범위를 넓혀줄 때가 있다. 적당한 범위는 넓혀줄 수 있지만 테스트를 위해 공개 API를 만들어선 안된다.
사실 접근 범위를 크게 넓혀줄 필요도 없다. 테스트 코드를 테스트 대상과 같은 패키지에 두면 package-private 요소까지 접근할 수 있다.
한 클래스에서만 사용하는 package-private TOP LEVEL 클래스나 인터페이스는 이를 사용하는 클래스 안에 private static으로 중첩 시키자.
바깥 클래스 하나에서만 접근 할 수 있음을 보장해준다.
(스레드에 안전하다는 의미인 것 같다.)
public 클래스의 인스턴스 필드는 되도록 public이 아니어야 한다.
- 필드에 담을 수 있는 값을 제한할 힘이 아예 없게 된다. (변경에 매우 취약)
public가변 필드를 갖는 클래스는 일반적으로 스레드에 안전하지 않다. 인스턴스 변수는 Heap에 할당되며 공유자원이다. 즉, 모든 스레드가 이 공유자원에 접근 할 수 있다.- 필드가 final이면서 불변 객체를 참조하더라도, public 필드를 없애는 방식으로 리팩터링이 불가능해진다.
private 필드라면 내부 구현 변경 시 private 필드를 삭제할 수 있고, Getter/Setter 메서드만 수정하면 된다.
하지만 public 필드의 경우 이 필드가 직접 사용되고 있는 모든 소스코드를 찾아가 수정해야한다.
단, 상수값 표현은
public static final필드로 공개해도 좋다.
public 배열의 문제점
final 키워드를 이용하더라도, 필드 멤버가 배열이라면 배열 내부의 값을 수정할 수 있다.
public class ArrayTest {
public static final String [] VALUES = {"ANT", "BANANA", "CAR"};
public static void main(String[] args) {
for (String v : VALUES){
System.out.println(v);
}
ArrayTest.VALUES[1] = "TUTLE";
for (String v : VALUES){
System.out.println(v);
}
}
}
ANT
BANANA
CAR
ANT
TUTLE
CAR
배열 자체의 변화는 final로 막아줄 수 있지만, 배열 내부의 원소들은 막을 수 없다. 다행스럽게도, 이를 위한 해결 방법이 2가지 제시되어 있다.
첫 번째 방법
import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
public class ArrayToList {
private static final String[] VALUES = {"ANT", "BANANA", "CAR"};
public static final List<String> LISTVALUES = Collections.unmodifiableList(Arrays.asList(VALUES));
}
public class ArrayToListTest {
public static void main(String[] args) {
ArrayToList.LISTVALUES.add("SOMETHING_STRING!");
}
}
Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException
at java.util.Collections$UnmodifiableCollection.add(Collections.java:1055)
at com.github.sejoung.codetest.accessiblility.ArrayToListTest.main(ArrayToListTest.java:6)
애초에 수정이 불가능하다.
두 번째 방법
import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
public class ArrayToClone {
private static final String[] VALUES = {"ANT", "BANANA", "CAR"};
public static final String[] values(){
return VALUES.clone();
}
}
public class ArrayToCloneTest {
public static void main(String[] args) {
String[] test = ArrayToClone.values();
for (String v : test) {
System.out.println(v);
}
test[1] = "TUTLE";
for (String v : test) {
System.out.println(v);
}
for (String v : ArrayToClone.values()) {
System.out.println(v);
}
}
}
ANT
BANANA
CAR
ANT
TUTLE
CAR
ANT
BANANA
CAR
최초 수정이 가능하나, 다시 clone을 불러오면 수정이 초기화 된다.
모듈 시스템을 이용한 접근 제한
“JDK 외에도 모듈 개념이 널리 받아들여질지 예측하기는 아직 이른 감이 있다. 그러니 꼭 필요한 경우가 아니라면 당분강는 사용하지 않는게 좋을 것 같다.”
책에 모듈 시스템을 이용한 접근 제한 방법을 소개하긴 했으나, 마지막 부분에서 사용을 권장하지 않고 있다. 우선 기본적인 접근제한자를 통해 접근제한에 익숙해지고, 추후 모듈 시스템이 널리 받아들여질 때 다시 이해하면 될 것 같다.
핵심 정리
- 프로그램 요소의 접근성은 가능한 최소한으로만 제공해라.
- 꼭 필요한 최소한의 public API를 설계하자.
- public 클래스(API)는 상수용 public static final 필드 외에는 어떠한 public 필드도 가져서는 안된다.
- public static final 필드가 참조하는 객체가 불변인지 확인하라.
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