[아이템 6] 불필요한 객체 생성을 피하라

[배경]

똑같은 기능의 객체를 매번 생성하기보다는 객체 하나를 재사용하는 편이 나을 때가 많다.

• 재사용은 빠르고 세련되다.
• 불변 객체아이템17은 언제든 재사용할 수 있다.

 

[예시]

1. String

// 나쁜 예
String s = new String("bikini");

// 좋은 예
String s = "bikini";

• 나쁜 예는 실행될 때마다 String 인스턴스를 새로 만든다.
• 좋은 예를 사용하면 같은 가상 머신 안에서 이와 똑같은 문자열 리터럴을 사용하는 모든 코드가 같은 객체를 재사용함이 보장된다.

2. 정적 팩터리 메서드를 제공하는 불변 클래스

// 나쁜 예
Boolean(String)		// Java9, Deprecated

// 좋은 예
Boolean.valueOf(String)

• 생성자는 호출할 때마다 새로운 객체를 만들지만, 팩터리 메서드는 전혀 그렇지 않다.
• 불변 객체만이 아니라 가변 객체라 해도 사용 중에 변경되지 않을 것임을 안다면 재사용할 수 있다.

3. 생성 비용이 아주 비싼 객체

/* 주어진 문자열이 유효한 로마 숫자인지를 확인하는 메서드 */

// 나쁜 예
static boolean isRomanNumeral(String s) {
    return s.matches("^(?=.)M*(C[MD]|D?C{0,3})"
           + "(X[CL]|L?X{0,3})(I[XV]|V?I{0,3})$");
}

// 좋은 예
public class RomanNumerals {
    private static final Pattern ROMAN = Pattern.compile(
            "^(?=.)M*(C[MD]|D?C{0,3})"
            + "(X[CL]|L?X{0,3})(I[XV]|V?I{0,3})$");
            
    static boolean isRomanNumeral(String s) {
        return ROMAN.matcher(s).matches();
    }
}

• String.matches 메서드가 내부에서 만드는 정규표현식용 Pattern 인스턴스는, 한 번 쓰고 버려져서 곧바로 가비지 컬렉션 대상이 된다. Pattern은 입력받은 정규표현식에 해당하는 유한 상태 머신(finite state machine)을 만들기 때문에 인스턴스 생성 비용이 높다.
• 성능을 개선하려면 필요한 정규표현식을 표현하는 (불변인) Pattern 인스턴스를 클래스 초기화(정적 초기화) 과정에서 직접 생성해 캐싱해두고, 나중에 isRomanNumeral 메서드가 호출될 때마다 이 인스턴스를 재사용한다.
• 성능만 좋아지는 것이 아니라 코드도 더 명확해진다. 존재조차 몰랐던 Pattern 인스턴스를 static final 필드로 끄집어내고 이름을 지어주어 코드의 의미가 훨씬 잘 드러난다. (성능 차이는 대략 6.5배)
• isRomanNumeral 메서드가 처음 호출될 때 필드를 초기화하는 지연 초기화(lazy initialization, 아이템83)로 불필요한 초기화를 없앨 수 있지만, 권하지는 않는다. 지연 초기화는 코드를 복잡하게 만드는데, 성능은 크게 개선되지 않을 때가 많기 때문이다. 아이템67

4. 오토박싱(auto boxing)

※ 오토박싱: 프로그래머가 기본 타입과 박싱된 기본 타입을 섞어 쓸 때 자동으로 상호 변환해주는 기술

private static long sum() {

    Long sum = 0L;
    for(long i=0; i<=Integer.MAX_VALUE; i++) {
        sum += i;
    }
    return sum;
    
}

• 오토박싱은 기본 타입과 그에 대응하는 박싱된 기본 타입의 구분을 흐려주지만, 완전히 없애주는 것은 아니다. 의미상으로는 별다를 것 없지만 성능상으로는 그렇지 않다아이템61.
• sum 변수를 long이 아닌 Long으로 선언해서 불필요한 Long 인스턴스가 약 2^31개나 만들어진다.
• 박싱된 기본 타입보다는 기본 타입을 사용하고, 의도치 않은 오토박싱이 숨어들지 않도록 주의하자.

5. 덜 명확하거나, 심지어 직관에 반대되는 상황에서의 인스턴스 재사용

Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
    map.put(1,"첫번째");
    map.put(2,"두번째");

    Set<Integer> keySet1 = map.keySet();
    Set<Integer> keySet2 = map.keySet();

    System.out.println(keySet1 == keySet2);    // true? false?

• 어댑터(또는 view)는 실제 작업은 뒷단 객체에 위임하고, 자신은 제2의 인터페이스 역할만 해주는 객체다. 즉, 뒷단 객체 외에는 관리할 상태가 없으므로 뒷단 객체 하나당 어댑터 하나씩만 만들어지면 충분하다.
• Map 인터페이스의 keySet 메서드는 Map 객체 안의 키 전부를 담은 Set 뷰를 반환한다.
  • keySet을 호출할 때마다 같은 Set 인스턴스를 반환한다.
  • 반환된 Set 인스턴스가 일반적으로 가변이더라도 반환된 인스턴스들은 기능적으로 모두 똑같다. 즉, 반환한 객체 중 하나를 수정하면 다른 모든 객체가 따라서 바뀐다. 모두가 똑같은 Map 인스턴스를 대변하기 때문이다.

 

[주의 사항]

• "객체 생성은 비싸니 피해야 한다"로 오해하면 안 된다.
  • 요즘의 JVM에서는 별다른 일을 하지 않는 작은 객체를 생성하고 회수하는 일이 크게 부담되지 않는다.
  • 프로그램의 명확성, 간결성, 기능을 위해서 객체를 추가로 생성하는 것이라면 일반적으로 좋은 일이다.
  • 아주 무거운 객체가 아닌 다음에야 단순히 객체 생성을 피하고자 객체 풀(pool)을 만들지는 말자.
    • DB 연결 같은 경우 생성 비용이 워낙 비싸니 재사용하는 편이 낫다.
    • 하지만 일반적으로는 자체 객체 풀은 코드를 헷갈리게 만들고 메모리 사용량을 늘리고 성능을 떨어뜨린다.
    • 요즘 JVM 가비지 컬렉터는 상당히 최적화가 잘 되어있어 가벼운 객체를 다룰 때는 직접 만든 객체 풀보다 훨씬 빠르다.
• 이번 아이템은 방어적 복사(defensive copy, 아이템50)와 대조적이다.
  • 이번 아이템이 "기존 객체를 재사용해야 한다면 새로운 객체를 만들지 마라"라면, 방어적 복사는 "새로운 객체를 만들어야 한다면 기존 객체를 재사용하지 마라"다.
  • 방어적 복사가 필요한 상황에서 객체를 재사용했을 때의 피해가, 필요 없는 객체를 반복 생성했을 때의 피해보다 훨씬 크다는 사실을 기억하자. 방어적 복사에 실패하면 언제 터져 나올지 모르는 버그와 보안 구멍으로 이어지지만, 불필요한 객체 생성은 그저 코드 형태와 성능에만 영향을 준다.