(이펙티브 자바) 규칙15. 클래스와 멤버의 접근 권한을 최소화하라

(Effective Java) 규칙15. 클래스와 멤버의 접근 권한을 최소화하라

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잘 설계된 컴포넌트란

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• 잘 설계된 컴포넌트는 모든 내부 구현을 완벽히 숨겨, 구현과 API를 깔끔히 분리한다.
  • 클래스 내부 데이터와 내부 구현 정보를 외부 컴포넌트로부터 얼마나 잘 숨겼느냐
• API를 통해서만 다른 컴포넌트와 소통하며 서로의 내부 동작 방식에는 전혀 개의치 않는다.
• 정보 은닉, 혹은 캡슐화라고 하는 이 개념은 소프트웨어 설계의 근간이 되는 원리다.

 

정보은닉의 장점

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• 대부분의 장점은 시스템을 구성하는 컴포넌트들을 서로 독립시켜서 개발, 테스트, 최적화, 적용, 분석, 수정을 개별적으로 할 수 있게 해준다.

1. 시스템의 개발 속도를 높임

• 여러 컴포넌트를 병렬로 개발할 수 있기 때문이다.

2. 시스템 관리 비용을 낮춤

• 각 컴포넌트를 더 빨리 파악하여 디버깅 할 수 있기 때문이다.
• 다른 컴포넌트로 교체하는 부담도 적다.

3. 성능 최적화에 도움을 줌

• 완성된 시스템을 프로파일링하여 최적화할 컴포넌트를 정한 다음 다른 컴포넌트에 영향을 주지 않고 해당 컴포넌트만 최적화할 수 있기 때문이다.
  • (정보 은닉 자체가 성능을 높여주진 않지만)

4. 소프트웨어 재사용성을 높임

• 외부에 의존 없이 동작할 수 있는 컴포넌트라면 그와 함께 개발되지 않은 낯선 환경에서도 유용하게 쓰일 가능성이 크기 때문이다.

5. 큰 시스템을 제작하는 난이도를 낮춰준다.

• 시스템 전체가 아직 완성되지 않은 상태에서도 개별 컴포넌트의 동작을 검증할 수 있기 때문이다.

 

접근 제어 메커니즘

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• 자바의 정보 은닉을 위한 장치 중 하나로 클래스, 인터페이스, 멤버의 접근성(접근 허용 범위)을 명시한다.

  • 각 요소는 선언된 위치와 접근 제한자 (private, protected, public)로 정해짐
  • 접근 제한자가 정보 은닉의 핵심

 

접근 제어 메커니즘 기본 원칙

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• 모든 클래스와 멤버의 접근성을 가능한 좁혀야 한다.

  • 즉, 소프트웨어가 올바로 동작하는 한 항상 가장 낮은 접근 수준을 부여해야 함

톱레벨 클래스, 인터페이스

• (가장 바깥이라는 의미의) 톱레벨 클래스, 인터페이스는 패키지 외부에서 쓸 이유가 없다면 package-private 으로 선언하자.

  • package-private으로 선언하면 해당 패키지 안에서만 이용할 수 있고, public으로 선언하면 공개 API가 됨
  • package-private은 API가 아닌 내부 구현이 되어 언제든 수정할 수 있음
  • public은 API가 되므로 하위 호환을 위해 영원히 관리해줘야 함

• 한 클래스에서만 사용하는 package-private 톱레벨 클래스, 인터페이스는 이를 사용하는 클래스 안에 private-static으로 중첩시켜보자(규칙24)

  • 톱레벨은 같은 패키지에서 접근할 수 있지만, private static으로 중첩시키면 바깥 클래스 하나에서만 접근할 수 있음

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멤버 설정

• public일 필요가 없는 클래스의 접근 수준을 package-private으로 좁혀보자.

   

• 멤버(필드, 메서드, 중첩 클래스, 중첩 인터페이스)에 부여할 수 있는 접근 수준 (좁은 것부터 순서대로)

  • private: 멤버를 선언한 톱레벨 클래스에서만 접근할 수 있다.
  • package-private: 멤버가 소속된 패키지 안의 모든 클래스에서 접근할 수 있다. 접근 제한자를 명시하지 않았을 때 적용되는 패키지 접근 수준이다(단, 인터페이스의 멤버는 기본적으로 public이 적용된다).
  • protected: 선언한 클래스의 하위 클래스에서도 접근할 수 있다.
  • public: 모든 곳에서 접근할 수 있다.

• 클래스의 공개 API를 세심히 설계한 후, 그 외의 모든 멤버는 private로 만들자.

  • 같은 패키지의 접근해야 하는 멤버에 한하여 (private 제한자를 제거해) package-private으로 풀어주기
    • 단, 위 경우가 자주 일어난다면 시스템에서 컴포넌트를 더 분해해야 하는 것이 아닌지 고민해보길
  • package-private, private 멤버가 Serializable을 구현할 클래스에서는 의도치 않게 공개 API가 될 수도 있음 (아이템 86, 87)

• public 클래스에서 멤버의 접근 수준을 package-private에서 protected로 바꾸는 순간 접근 대상 범위가 엄청나게 넓어진다.

  • public 클래스의 protected멤버는 공개 API이므로 영원히 지원되어야 하므로 protected 멤버의 수는 적을 수록 좋음

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그 밖의 원칙

• 상위 클래스의 메서드를 재정의할 때는 그 접근 수준을 상위 클래스에서보다 좁게 설정할 수 없다.

  • 상위 클래스의 인스턴스는 하위 클래스의 인스턴스로 대체해 사용할 수 있어야 한다는 규칙을 지키기 위해 필요함 (리스코프 치환 원칙, 아이템 10)
  • 클래스가 인터페이스를 구현하는 건 이 규칙의 특별한 예, 클래스는 인터페이스가 정의한 모든 메서드를 public으로 선언해야 함

• 테스트만을 위해 클래스, 인터페이스, 멤버를 공개 API로 만들어서는 안된다.

  • 테스트 코드를 테스트 대상과 같은 패키지에 두면 package-private요소에 접근 할 수 있음

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public 클래스의 멤버

• public 클래스의 인스턴스 필드는 되도록 public이 아니어야 한다.

  • 필드에 담을 수 있는 값을 제한할 힘을 일게 되어 불변식을 보장할 수 없게 됨
  • public 가변 필드를 갖는 클래스는 일반적으로 스레드 안전하지 않음

• 해당 클래스가 표현하는 추상 개념을 완성하는데 꼭 필요한 구성요로써의 상수라면 public static final 필드로 공개해도 좋다.

  • 참조된 객체 자체는 수정될 수 있으니 반드시 기본 타입 값이나 불변 객체를 참조해야 함

• 길이가 0이 아닌 배열은 모두 변경 가능하니 주의할 것.

  • 클래스에서 public static final 배열 필드를 두거나 이 필드를 반환하는 접근자 메서드를 제공해서는 안됨
  • 클라이언트에서 해당 배열의 내용을 수정할 수 있게 됨

    public static final Thing VALUES = { ... };

  • 해결 방법1
    • public 배열을 private으로 만들고 public 불변 리스트를 추가하는 것

      private static final Thing[] PRIVATE_VALUES = { ... }
      public static final List<Thing> VALUES = 
        Collections.unmodifiableList(Arrays.asList(PRIVATE_VALUES));

  • 해결 방법2
    • 배열을 private으로 만들고 그 복사본을 반환하는 public메서드를 추가하는 방법 (방어적 복사)

    private static final Thing[] PRIVATE_VALUES = { ... }
    public static final Thing[] values() {
        return PRIVATE_VALUES.clone();
    }

 

자바 9모듈 시스템

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• 자바9에서는 모듈 시스템이라는 개념이 도입되면서 두 가지 암묵적 접근 수준이 추가되었다.

  • 패키지지가 클래스들의 묶음이듯 모듈은 패키지들의 묶음임
  • 모듈은 자신에 속하는 패키지 중 공개(export)할 것들을 선언함
    • protected 혹은 public 멤버라도 해당 패키지를 공개하지 않았다면 모듈 외부에서는 접근할 수 없음
  • 모듈 시스템을 활용하면 클래스를 외부에 공개하지 않으면서도 같은 모듈을 이루는 패키지 사이에서는 자유롭게 공유할 수 있음

• 모듈에 적용되는 새로운 접근 수준은 상당히 주의해서 사용해야 한다.

  • 모듈의 JAR 파일을 자신의 모듈 경로가 아닌 애플리케이션의 클래스패스(classpath)에 두면 그 모듈안의 모든 패키지는 모듈이 없는 것처럼 행동함
    • 즉, 모듈이 공개 했는지 여부와 상관없이, public 혹은 protected 멤버를 모듈 밖에서도 접근할 수 있게 됨
  • 이 접근 수준을 적극 활용한 예가 JDK자체임
    • 자바 라이브러리에서 공개하지 않은 패키지들은 해당 모듈 밖에서는 절대로 접근할 수 없음

• 모듈은 여러 면에서 자바 프로그래밍에 영향을 준지만, 모듈의 장점을 누리려면 해야 할 일이 많다.

  • 모듈 개념이 널리 받아들여질지 예측하지는 이른감이 있어서 꼭 필요한 경우가 아니라면 당분간은 사용하지 않는게 좋아보임

 

결론

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• 프로그램 요소의 접근성은 가능한 한 최소한으로 하라.

  • 꼭 필요한 것만 골라 최소한의 public API를 설계하자.
  • 그 외에는 모두 API로 공개 되는일이 없어야 함

• public 클래스는 상수용 public static final 필드 외에는 어떠한 public 필드도 가져서는 안된다.

  • 또한 public static final 필드가 참조하는 객체가 불변인지 확인 할 것

 

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끝으로

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