불변 객체 - 도입

지금까지 발생한 문제를 잘 생각해보면 공유하면 안되는 객체를 여러 변수에서 공유했기 때문에 발생한 문제입니다.

하지만 앞서 살펴보았듯이 객체의 공유를 막을 수 있는 방법은 없습니다.
- 그런데 사이드 이펙트의 더 근본적인 원인을 고려해보면, 객체를 공유하는 것 자체는 문제가 아닙니다.
- 객체를 공유한다고 바로 사이드 이펙트가 발생하지 않습니다.
  - 문제의 직접적인 원인은 공유된 객체의 값을 변경한 것에 있습니다.

앞의 예를 떠올려보면 a, b는 처음 시점에는 둘 다 "서울"이라는 주소를 사용해야 합니다.

그리고 이후에 b의 주소를 "부산"으로 변경해야 합니다.
```
Address a = new Address("서울");
Address b = a;
```

따라서 처음에는 b = a와 같이 "서울"이라는 Address 인스턴스를 a, b가 함께 사용하는 것이, 다음 코드와 서로 다른 인스턴스를 사용하는 것 보다 메모리와 성능상 더 효율적입니다.

인스턴스가 하나이니 메모리가 절약되고, 인스턴스를 하나 생성하지 않아도 되니 생성 시간이 줄어서 성능상 효율적입니다.

Address a = new Address("서울");
Address b = new Address("서울");

여기까지는 Address b = a와 같이 공유 참조를 사용해도 아무런 문제가 없습니다. 오히려 더 효율적입니다.

진짜 문제는 이후에 b가 공유 참조하는 인스턴스의 값을 변경하기 때문에 발생합니다.

b.setValue("부산"); // b의 값을 부산으로 변경해야 합니다.
System.out.println("부산 -> b");
System.out.println("a = " + a); // 사이드 이펙트 발생
System.out.println("b = " + b);

자바에서 여러 참조형 변수가 하나의 객체(인스턴스)를 참조하는 공유 참조 문제는 피할 수 없습니다.

기본형과 다르게 참조형인 객체는 처음부터 처음부터 여러 참조형 변수에서 공유될 수 있도록 설계되었습니다.
- 따라서 이것은 문제가 아닙니다.
  - 문제의 직접적인 원인은 공유될 수 있는 Address 객체의 값을 더이선가 변경했기 때문입니다.

만약 Address 객체의 값을 변경하지 못하게 설계했다면 이런 사이드 이펙트 자체가 발생하지 않을 것입니다.

불변 객체 도입

객체의 상태(객체 내부의 값, 필드, 멤버 변수)가 변하지 않는 객체를 불변 객체(Immutable Object)라 합니다.

앞서 만들었던 Address 클래스를 상태가 변하지 않는 불변 클래스로 다시 만들어 봅시다.

package lang.immutable.address;

public class ImmutableAddress {
  private final String value;

  public ImmutableAddress(String value) {
    this.value = value;
  }

  public String getValue() {
    return value;
  }

  @Override
  public String toString() {
    return "Address{" +
        "value='" + value + '\'' +
        '}';
  }
}

내부 값이 변경되면 안됩니다.
- 따라서 value의 필드를 final로 선언했습니다.
값을 변경할 수 있는 setValue()를 제거했습니다.
이 클래스는 생성자를 통해서만 값을 설정할 수 있고, 이후에는 값을 변경하는 것이 불가능합니다.

불변 클래스를 만드는 방법은 아주 단순합니다.

어떻게든 필드 값을 변경할 수 없게 클래스를 설계하면 됩니다.

package lang.immutable.address;

public class RefMain2 {

  public static void main(String[] args) {
    // 참조형 변수는 하나의 인스턴스를 공유할 수 있습니다.
    ImmutableAddress a = new ImmutableAddress("서울");
    ImmutableAddress b = a; // 참조값 대입을 막을 수 있는 방법이 없다.

    System.out.println("a = " + a);
    System.out.println("b = " + b);

    // b.setValue("부산"); // 컴파일 오류 발생
    b = new ImmutableAddress("부산");
    System.out.println("부산 -> b");
    System.out.println("a = " + a); // 사이드 이펙트 발생
    System.out.println("b = " + b);
  }
}

ImmutableAddress의 경우 값을 변경할 수 있는 b.setValue() 메서드 자체가 제거되었습니다.
이제 ImmutableAddress 인스턴스의 값을 변경할 수 있는 방법은 없습니다.
ImmutableAddress를 사용하는 개발자는 값을 변경하려고 시도하다가, 값을 변경하는 것이 불가능하다는 사실을 알고, 이 객체가 불변 객체인 사실을 깨닫습니다.
- 예를 들어 b.setValue("부산")을 호출하려고 했는데, 해당 메서드가 없다는 사실을 컴파일 오류를 통해 인지한다.
  - 따라서 어쩔 수 없이 새로운 ImmutableAddress("부산") 인스턴스를 생성해서 b에 대입한다.
결과적으로 a, b는 서로 다른 인스턴스를 참조하고, a가 참조하던 ImmutableAddress는 그대로 유지됩니다.

실행 결과

a = Address{value='서울'}
b = Address{value='서울'}
부산 -> b
a = Address{value='서울'}
b = Address{value='부산'}

실행 결과를 보면 a의 값은 그대로 유지되는 것을 확인할 수 있습니다.

자바에서 객체의 공유 참조는 막을 수 없습니다.

ImmutableAddress는 불변 객체입니다. 따라서 값을 변경할 수 없습니다.

ImmutableAddress은 불변 객체이므로 b가 참조하는 인스턴스의 값을 서울에서 부산으로 변경하려면 새로운 인스턴스를 생성해서 할당해야 합니다.

정리

불변이라는 단순한 제약을 사용해서 사이드 이펙트라는 큰 문제를 막을 수 있습니다.

객체의 공유 참조는 막을 수 없습니다.
- 그래서 객체의 값을 변경하면 다른 곳에서 참조하는 변수의 값도 함께 변경되는 사이드 이펙트가 발생합니다.
- 사이드 이펙트가 발생하면 안되는 상황이라면 불변 객체를 만들어 사용하면 됩니다.
- 불변 객체는 값을 변경할 수 없기 때문에 사이드 이펙트가 원천 차단됩니다.
불변 객체는 값을 변경할 수 없습니다.
- 따라서 불변 객체의 값을 변경하고 싶다면 변경하고 싶은 값으로 새로운 불변 객체를 생성해야 합니다.
  - 이렇게 하면 기존 변수들이 참조하는 값에는 영향을 주지 않습니다.

참고 - 가변(Mutable) 객체 VS 불변(Immutable) 객체
가변은 이름 그대로 처음 만든 이후 상태가 변할 수 있다는 뜻입니다.(사전적으로 사물의 모양이나 성질이 달라질 수 있다는 뜻입니다.)
불변은 이름 그대로 처음 만든 이후 상태가 변하지 않는다는 뜻입니다.(사전적으로 사물의 모양이나 성질이 달라질 수 없다는 뜻입니다.)

Address 는 가변 클래스입니다. 이 클래스로 객체를 생성하면 가변 객체가 됩니다.
ImmutableAddress는 불변 클래스입니다. 이 클래스로 객체를 생성하면 불변 객체가 됩니다.

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