4 Weeks - [Java의 null 처리]

[hgene0929]

문제

Java의 null 처리 방법에는 Optional 이외에도 requiredNonNull, assert 등이 있는 것으로 알고 있습니다. 이들과 Optional은 각각 어떻게 사용되는지 차이점이나 특징, 사용사례 등에 대해 알고싶습니다.

contents - 세부 내용

Optional을 다루는 김에 Java의 null 처리 방법에 대해 정리하고 싶습니다.

[devjy39]

Null이란 무엇인가

• java에선 참조 타입의 변수가 아무런 객체를 가리키지 않을 때 null이라고 합니다.
• java application에서 가장 많이 발생하는 error는 NullPointerException이라고 합니다.

null을 피할려면?

if(object == null) ? null 이라면..

• 매번 회피 로직을 넣어야 한다. 컴파일 타임에 발견되지 않을 수도 있기에 매우 위험.

Null handling 방법

선언과 동시에 초기화하기

Student student = new Student();

• 코드를 읽을 때 변수의 변경 포인트(side effect)가 적어지기 때문에 가독성이 좋아집니다.

java 1.8에서 추가된 Objects 클래스의 하위 메서드 사용

if(student == null) {
    boolean isNull = true; 
} // 기존의 로직

boolean isNull = Objects.isNull(student); 
boolean isNotNull = Objects.nonNull(student);

• Objects.isNull(), Objects.nonNull()
  1. 내부 로직은 단순 논리연산자로 null을 체크.
  2. null은 되도록 직접 핸들링 하지 않는 게 좋습니다.
  3. null check 로직을 넣을 거면 Objects의 메서드로 가독성 좋게 만들자.

public static <T> T requireNonNull(T obj) {
    if (obj == null)
        throw new NullPointerException();
    return obj;
}

• Objects.requireNonNull()
  1. null이면 nullPointerException을 던진다.
  2. 명시적으로 null이 아님을 입증할 때 사용한다.

변수 Type으로 관리

• Reference type은 null을 가질 수 있다.
  • 선언 시 데이터는 메모리의 힙 영역에 저장되고 참조 값만 stack영역에 저장됨.
• 하지만 Primitive type은 null을 가질 수 없다.
  • 선언 시 메모리의 stack영역에 저장된다. (멤버변수 x)
  • 반드시 인자가 들어오는 경우에 primitive type을 선언하면 null 체크를 하지 않아도 된다.

메서드 오버로딩

static class Student {
        String name;
        String certification;
        Address address;

        public Student(String name, String certification, Address address) {
            this.name = name;
            this.certification = Objects.isNull(certification) ? "없음" : certification;
            this.address = Objects.isNull(address) ? Address.isEmpty() : address;
        }
}

// 메서드 오버로딩으로 null 체크를 없애자.

public Student(String name) {
    this.name = name;
}

public Student(String name, String certification) {
    this.name = name;
    this.certification = certification;
}

public Student(String name, Address address) {
    this.name = name;
    this.address = address;
}

public Student(String name, String certification, Address address) {
    this.name = name;
    this.certification = certification;
    this.address = address;
}

• 필요한 파라미터들끼리만 함수를 다양하게 구현한다.
• null 체크를 하지 않아도 되고 가독성에도 좋음

비어있는 List 활용

public static final <T> List<T> emptyList() {
        return (List<T>) EMPTY_LIST;
}

// 자매품
Collections.emptyMap();
Collections.emptySet();

• List를 반환하는 메서드는 null을 반환하면 안된다 → 호출 쪽에서 (NullPointerException 문제)
  • empty immutable list가 필요하다면 Collections.emptyList()
  • mutable list가 필요하다면 new ArrayList() 같은 빈 list를 반환하자.

Optional

• java 1.8에서 추가 되었다. null을 직접 핸들링 하지 않아도 된다.
• 타입만으로 null 여부를 나타내기 가능해진다.
  • Optional변수는 null일 수 없으며 항상 optional 인스턴스를 가르켜야한다.
    • oracle : Optional에 null을 넣지 말고 항상 Optional.empty()를 넣어야 한다.
• 체이닝을 통한 다양한 중간 및 종단 처리를 지원한다.
• Optional은 직접 생성하는 게 아니다. 생성자가 private로 막혀있고, static 팩토리 메서드를 제공한다.

// private Constructor
private Optional() {
    this.value = null;
}

private Optional(T value) {
    this.value = Objects.requireNonNull(value);
}

// static factory
public static<T> Optional<T> empty() {
        Optional<T> t = (Optional<T>) EMPTY;
        return t;
}

public static <T> Optional<T> of(T value) { // -> value에 null이 들어가면 NPE!
        return new Optional<>(value);
}

public static <T> Optional<T> ofNullable(T value) { // null 가능성이 있다면 사용
        return value == null ? empty() : of(value);
}

optional 사용 시 주의사항

• 멤버 변수에 Optional 선언은 안티 패턴이다.

  • optional은 함수의 반환 목적으로 만들어져있기 때문.
  • Serializable 구현하지 않았으므로 직렬화되지 않음
    • 직렬화란? 객체를 다른 시스템으로 보내기 위해 byte stream으로 바꾸는 것
    • 가상 메모리를 사용하기 때문에 논리 주소와 실제 주소가 다를 수 있는데, 만약 객체 정보를 그대로 저장하면 가상 메모리 주소까지 저장되게 된다. 메모리 주소는 다른 시스템에 전달하는 의미가 없다. 그렇기에 이러한 불필요한 정보를 제외하고 타입, 값 정보를 byte형태로 전달하는 것을 직렬화라고 한다. 그리고 Serializable을 구현해야 한다.
  • optional.empty()를 빠뜨릴 확률이 높음
    • 자바 객체의 멤버 변수(reference타입)의 기본값은 null인데 optional은 null을 넣지 말라고 했다. 이 부분을 위해 매번 체크하고 optional.empty를 넣어야만 한다.

• collection에는 optional을 사용하지 말자.

  • collections에서 이미 null에 안전한 로직이 구현되어 있기 때문.
  • optional 말고 Collections.empty..()를 활용하자.

• optional을 파라미터로 넘기지 않기

  • 앞서 null을 다루는 방법에서처럼 매번 사용하지 않는 파라미터를 선언하는 것이므로,
    • 메서드 오버로딩으로 처리하는 게 좋다.

• 종단 메서드를 사용하기 위해 너무 남용하면 오히려 가독성이 떨어질 수 있다.