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멤버_클래스는_되도록_static으로_만들라_호티.md

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아이템 24 : 멤버 클래스는 되도록 static으로 만들라

중첩 클래스의 종류는

  • 정적 멤버 클래스
  • (비정적) 멤버 클래스
  • 익명 클래스
  • 지역 클래스

이 중 첫번째를 제외한 나머지는 내부클래스(inner class) 에 해당한다

📌 멤버 클래스는 static 클래스로 선언하자!

static이 아닌 내부 인스턴스 클래스는 외부와 연결이 되어 있어 '외부 참조'를 갖게되어 메모리를 더 먹고, 느리며, 또한 GC 대상에서 제외되는 여러 문제점을 일으키기 때문이다.

정적 멤버 클래스

  • 다른 클래스 안에 선언되고, 바깥 클래스의 private멤버에도 접근할 수 있다는 점만 제외하고는 일반 클래스와 똑같다

  • 다른 정적 멤버와 똑같은 접근 규칙을 적용받는다 → private으로 선언하면 바깥 클래스에서만 접근할 수 있는 식

  • 열거 타입도 암시적으로 static 이다.

정적 멤버 클래스와 비정적 멤버 클래스의 차이

정적 멤버 클래스와 비정적 멤버 클래스의 구문상 차이는 단지 static이 붙어 있고 없고 뿐이지만, 의미상 차이는 의외로 크다

  • 비정적 멤버 클래스의 인스턴스는 바깥 클래스의 인스턴스와 암묵적으로 연결된다.

    • 비정적 멤버 클래스의 인스턴스 메서드에서 정규화된 this를 사용해 바깥 인스턴스의 메서드를 호출하거나 바깥 인스턴스의 참조를 가져올 수 있다.

         	// 비 정적 멤버 클래스
    public class Inner2 {
        private String a;
        public String b;
        public void abc(){
            Inner inner = Test.this.inner;
        }
    }

  • 비 정적 멤버 클래스는 바깥 클래스가 표현하는 객체의 한 부분(구성요소)일 때 사용

중첩 클래스의 인스턴스가 바깥 인스턴스와 독립적으로 존재할 수 있다면?

→ 정적 멤버 클래스로 생성하자

→ 비정적 멤버 클래스는 바깥 인스턴스 없이는 생성할 수 없다.

바깥 클래스가 표현하는 객체의 한 부분을 나타낼 때

→ private 정적 멤버 클래스를 사용하자

  • 좋은 예시로 Map의 Entry가 있다.
    • 많은 Map 구현체는 각각의 키-값 쌍을 표현하는 엔트리 객체들을 가지고 있다.
    • 모든 엔트리가 맵과 연관되어 있지만 엔트리의 메서드들은 맵을 직접 사용하지는 않는다.

멤버 클래스가 공개된 클래스의 public이나 protected 멤버라면 정적이냐 아니냐도 중요하다

멤버 클래스 역시 공개 API가 되니, 혹시라도 향후 릴리스에서 static을 붙이면 하휘 호환성이 깨지기 때문이다.

비정적 멤버 클래스의 단점

비정적 멤버 클래스의 인스턴스와 바깥 인스턴스 사이의 관계는 멤버 클래스가 인스턴스화 될 때 확립되며, 더이상 변경할 수 없다.

  • 이 관계 정보는 비정적 멤버 클래스의 인스턴스 안에 만들어져 메모리 공간을 차지하며, 생성 시간도 더 걸린다.

수동으로 비정적 멤버 클래스 생성 방법

그럼 비정적 멤버 클래스를 언제 쓸까?

  • 어떤 클래스의 인스턴스를 감싸 마치 다른 클래스의 인스턴스처럼 보이게 하는 뷰로 사용

  • ex: keySet()등이 반환 → 자신의 컬렉션 뷰를 반환

    public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
    implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {
...
    /**
     * Returns a {@link Set} view of the keys contained in this map.
     * The set is backed by the map, so changes to the map are
     * reflected in the set, and vice-versa.  If the map is modified
     * while an iteration over the set is in progress (except through
     * the iterator's own {@code remove} operation), the results of
     * the iteration are undefined.  The set supports element removal,
     * which removes the corresponding mapping from the map, via the
     * {@code Iterator.remove}, {@code Set.remove},
     * {@code removeAll}, {@code retainAll}, and {@code clear}
     * operations.  It does not support the {@code add} or {@code addAll}
     * operations.
     *
     * @return a set view of the keys contained in this map
     */
    public Set<K> keySet() {
        Set<K> ks = keySet;
        if (ks == null) {
            ks = new KeySet();
            keySet = ks;
        }
        return ks;
    }
...
    
    final class KeySet extends AbstractSet<K> {
        public final int size()                 { return size; }
        public final void clear()               { HashMap.this.clear(); }
        public final Iterator<K> iterator()     { return new KeyIterator(); }
        ...
}

멤버 클래스에서 바깥 인스턴스에 접근할 일이 없다면 static을 붙이자.

static을 생략하면 바깥 인스턴스로의 숨은 외부 참조를 갖게된다 그로인해,

  • 바깥 인스턴스 - 멤버 클래스 관계를 위한 시간과 공간 소모 (참조를 저장하려면)
  • Garbage Collection이 바깥 클래스의 인스턴스 수거 불가 -> 메모리 누수 발생
  • 참조가 눈에 보이지 않아 개발이 어려움

익명 클래스

  • 이름이 없는 클래스
  • 바깥 클래스의 멤버가 아니다.
  • 멤버와 달리, 쓰이는 시점에 선언과 동시에 인스턴스가 생성

익명 클래스의 제약 사항

  • 비 정적인 문맥에서 사용될 때에만 바깥 클래스의 인스턴스를 참조할 수 있다.
    • static으로 선언된 메소드에는 static만 접근이 가능하기 때문
    • 정적 문맥에서라도 상수(static final)변수 이외의 정적 멤버는 가질 수 없다.
  • 선언 지점에서만 인스턴스 생성이 가능하며, 이름이 없기에 instanceof와 같은 검사가 불가하다.
  • 인터페이스 구현 및 다른 클래스 상속 불가
public class AnonymousClassExample {
    public static void main(String[] args) {
        // Runnable 인터페이스의 익명 클래스 구현
        Runnable r = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("익명 클래스를 사용한 스레드 실행");
            }
        };

        Thread thread = new Thread(r);
        thread.start();
    }
}

→ 람다를 지원하기 전까지는 즉석에서 작은 함수 객체나 처리 객체를 만드는 데 익명 클래스를 주로 사용했다

→ 이제는 람다를 사용한다.

public class LambdaExample {
    public static void main(String[] args) {
        Runnable r = () -> System.out.println("람다를 사용한 스레드 실행");
        Thread thread = new Thread(r);
        thread.start();
    }
}
  • 정적 팩터리 메서드를 구현할 때에도 익명 클래스가 사용된다.
public class ServiceFactory {

    // 정적 팩터리 메서드: Service 인터페이스의 익명 구현체를 반환
    public static Service createService() {
        return new Service() {
            @Override
            public void execute() {
                System.out.println("Service executed.");
            }
        };
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Service service = ServiceFactory.createService();
        service.execute();
    }
}

지역 클래스

  • 지역 변수를 선언할 수 있는 곳이면 어디서든 선언이 가능하다. 유효 범위도 지역 변수와 같다.

  • 지역클래스가 비정적 멤버클래스처럼 바깥클래스를 정규화된 this 를 통해 참조가능

각 클래스와의 공통점

  • 멤버 클래스
    • 이름이 있고, 반복해서 사용 가능
  • 익명 클래스
    • 비정적 문맥에서 사용될 때만 바깥 인스턴스 참조 가능
    • 정적 멤버를 가질 수 없음
    • 가독성을 위해 짧게 작성해야 함

결론

  • 멤버 클래스 사용 경우
    • 메소드 밖에서도 사용해야 하거나 너무 긴 경우
    • 바깥 인스턴스 참조 → 비정적으로 구성
    • 바깥 인스턴스 참조 X → 정적으로 구성
  • 익명 클래스 or 지역 클래스 사용 경우
    • 한 메서드 안에서만 사용,
    • 인스턴스 생성 시점이 단 한 곳,
    • 해당 타입으로 쓰기 적합한 클래스나 인터페이스 이미 존재 → 익명 클래스
    • 해당 타입으로 쓰기 적합한 클래스나 인터페이스 이미 존재 X → 지역 클래스