[Effective Java] 아이템 15 - 클래스와 멤버의 접근 권한을 최소화하라

 

캡슐화 혹은 정보 은닉이라고 하는 개념은, 컴포넌트의 모든 내부 구현을 완벽하게 숨기고, API를 통해서만 다른 컴포넌트와 소통하게 만듦으로써 서로의 내부 동작 방식에는 전혀 개의치 않게 해준다.

 

정보 은닉을 통해서 우리는 다음과 같은 이점을 얻을 수 있다.

 

• 시스템 개발 속도를 높인다. 여러 컴포넌트를 병렬로 개발할 수 있기 때문이다.
• 시스템 관리 비용을 낮춘다. 각 컴포넌트를 더 빨리 파악하여 디버깅할 수 있고, 다른 컴포넌트로 교체하는 부담도 적기 때문이다.
• 소프트웨어의 재사용성을 높인다.
• 큰 시스템을 제작하는 난이도를 낮춰준다. 시스템 전체가 완성되지 않았더라도 개별 컴포넌트의 동작을 검증할 수 있기 때문이다.

 

자바에서는 정보 은닉을 위해 접근 제어 매커니즘을 사용하는데, 클래스, 인터페이스, 멤버의 접근성을 명시한다.

각 요소의 접근성은 그 요소가 선언된 위치와 접근 제한자(private, protected, public)로 정해진다.

이 접근 제한자를 제대로 활용하는 것이 정보 은닉의 핵심이다.

 

 

 

---

 

 

기본 원칙

모든 클래스와 멤버의 접근성을 가능한 한 좁혀야 한다.

즉 소프트웨어가 올바르게 동작하는 한에서 가장 낮은 접근 수준을 부여해야 한다는 뜻이다.

 

톱레벨 클래스와 인터페이스에 부여할 수 있는 접근 수준은 packeage-private과 public 두가지이다.

public으로 선언하면 공개 API가 되며, package-private로 선언하면 해당 패키지 안에서만 사용할 수 있다.

패키지 외부에서 쓸 이유가 없다면 package-private로 선언하자.

 

그러면 이들은 API가 아닌 내부 구현이 되어 언제든 수정할 수 있게 된다.

즉 클라이언트에 아무런 피해 없이 다음 릴리즈에서 수정, 교체, 제거할 수 있는 것이다.

반면 public으로 선언한다면 API가 되기 때문에 하위 호환을 위해 영원히 관리해주어야 한다.

 

 

 

한 클래스에서만 사용하는 package-private 톱레벨 클래스나 인터페이스는, 이를 사용하는 클래스 안에 private static(static인 이유는 아이템 24)으로 중첩시켜보자.

톱레벨로 두면 같은 패키지의 모든 클래스가 접근할 수 있지만, private static으로 중첩시키면 바깥 클래스 하나에서만 접근할 수 있다.

한편, 이보다 훨씬 중요한 일이 있다.

바로 public일 필요가 없는 클래스의 접근 수준을 package-private으로 좁히는 일이다.

public 클래스는 그 패키지의 API인 반면, package-private 톱레벨 클래스는 내부 구현에 속하기 때문이다.

 

 

 

멤버(필드, 메서드, 중첩 클래스, 중첩 인터페이스)에 부여할 수 있는 접근 수준은 아래 네 가지이다.

 

접근 수준

• 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 :  package-private의 범위를 포함하며, 이 멤버를 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.

그런 다음 오직 같은 패키지의 다른 클래스가 접근해야 하는 멤버에 한하여 private 제한자를 제거해 package-private으로 풀어주자.

권한을 풀어주는 일을 자주 하게 된다면 여러분 시스템에서 컴포넌트를 더 분해해야 하는 것은 아닌지 다시 고민해보자.

private과 package-private 멤버는 모두 해당 클래스의 구현에 해당하므로 보통은 공개 API에 영향을 주지 않는다.

그러나 Serializable을 구현한 클래스에서는 그 필드들도 의도치 않게 공개 API가 될 수도 있다. (아이템 86, 87)

 

 

 

그런데 멤버 접근성을 좁히지 못하게 방해하는 제약이 하나 있다.

상위 클래스의 메서드를 제정의할 때는 그 접근 수준을 상위 클래스에서보다 좁게 설정할 수 없다는 것이다.

이 제약은 상위 클래스의 인스턴스는 하위 클래스의 인스턴스로 대체하여 사용할 수 있어야 한다는 리스코프 치완 원칙( 아이템 10)을 지키기 위해서 필요하다.

이 규칙을 어긴다면 하위 클래스를 컴파일할 때 오류가 발생한다.

클래스가 인터페이스를 구현하는 것은 이 규칙을 따르는 예시 중 하나이며, 이때 클래스는 인터페이스가 정의한 모든 메서드를 public으로 선언해야 한다.

 

 

 

public 클래스의 인스턴스 필드는 되도록 public이 아니어야 한다.(아이템 16)

필드가 가변 객체를 참조하거나, final이 아닌 인스턴스 필드를 public으로 선언하면 그 필드에 담을 수 있는 값을 제한할 힘을 잃게 된다.

그 필드와 관련된 모든 것은 불변식을 보장할 수 없으며, 필드가 수정될 때 (락 획득 같은) 다른 작업을 할 수 없게 되므로 public 가변 필드를 갖는 클래스는 일반적으로 스레드 안전하지 않다.

심지어 final이면서 불변 객체를 참조하더라도 문제는 발생하는데, 클래스의 내부 구현을 바꾸고 싶어도 그 public 필드를 없애는 방식으로는 리팩터링할 수 없게 된다.

이러한 문제는 정적(static) 필드에서도 마찬가지이나, 예외가 하나 있다.

해당 클래스가 표현하는 추상 개념을 완성하는 데 꼭 필요한 구성요소로써의 상수라면 public static 필드로 공개해도 좋다.

이런 필드는 반드시 기본 타입 값이나 불변 객체를 참조해야 한다. (아이템 17)

만약 가변 객체를 참조한다면 final이 아닌 필드에 적용되는 모든 불이익이 그대로 적용된다.

다른 객체를 참조하지는 못하지만, 참조된 객체 자체는 수정될 수 있으니 끔찍한 결과를 초래할 수도 있는 것이다.

 

 

길이가 0이 아닌 배열은 모두 변경 가능하므로 주의하자.

따라서 클래스에서 public static fianl 배열 필드를 두거나, 이 필드를 반환하는 접근자 메서드를 제공해서는 안된다.

 

위와 같은 상황의 해결책은 아래와 같다.

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

 

혹은

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

 

 

 

---

 

 

정리

프로그램 요소의 접근성은 가능한 한 최소한으로 하라.

꼭 필요한 것만 골라 최소한의 public API를 설계하자. 그 외에는 클래스, 인터페이스, 멤버가 의도치 않게 API로 공개되는 일이 없도록 해야 한다.

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

public static final 필드가 참조하는 객체가 불변인지 확인하라.