멤버 클래스는 되도록 static으로 만들자

2021-03-13

이펙티브자바

중첩 클래스

중첩 클래스란 다른 클래스 안에 정의된 클래스를 말한다. 중첩 클래스는 자신을 감싼 바깥 클래스에서만 쓰여야 하며, 그 외의 쓰임새가 있다면 톱레벨 클래스로 만들어야 한다.

중첩 클래스의 종류

정적 멤버 클래스 -> 애만 nested 클래스다.
(비정적) 멤버 클래스
익명 클래스
지역 클래스

정적 멤버 클래스

정적 멤버 클래스는 다른 클래스 안에 선언되고, 바깥 클래스의 private 멤버에도 접근할 수 있다는 점만 제외하고는 일반 클래스와 똑같다.

public class OuterClass {

  private int x = 10;

  private static class InnerClass {
    void test() {
      OuterClass outerClass = new OuterClass();
      //바깥 클래스에 private 멤버에 접근하는 중
      outerClass.x = 100;
    }
  }
}

정적 멤버 클래스는 다른 정적 멤버와 똑같은 규칙을 적용받는다.(위에 예제에서는 OuterClass의 x 변수가 되겠다.) private으로 선언하면 바깥 클래스에서만 접근할 수 있고, 다른 클래스에서는 절대 접근할 수 없다.

비정적 멤버 클래스

비정적 멤버 클래스의 인스턴스와 바깥 인스턴스의 사이의 관계는 멤버 클래스가 인스턴스화될 때 확립되며, 더 이상 변경할 수 없다.

public class TestClass {

    void x() {
    }
    
     class NestedClass {
        
        void x() {
            TestClass.this.x();
        }
        
    }
}

이렇게 되면 비정적 멤버 클래스의 인스턴스는 바깥 클래스인 TestClass와 암묵적으로 연결되어, 비정적 멤버 클래스의 인스턴스 메서드에서 정규화된 this를 사용해 바깥 인스턴스의 메서드를 호출하거나 바깥 인스턴스의 참조를 가져올 수 있다.

public class Main {

     public static void main(String[] args) {
         //관계가 확립되었음.
         new TestClass().new NestedClass();
     }
}

비정적 멤버클래스의 인스턴스와 바깥 인스턴스 사이의 관계는 위와 같이 비정적 멤버 클래스가 인스턴스화 될 때 확립되며 더 이상 변경할 수 없다.

비정적 멤버 클래스는 어댑터 를 정의할 때 자주 쓰인다. 즉 다른 타입의 인스턴스를 리턴할 때를 말한다.

public class MySet<E> extends AbstractSet<E> {
  
  @Override public Iterator<E> iterator() {
    return new MyIterator();
  }
  // 어댑터
  private class MyIterator implements Iterator<E> {
    
  }
}

이렇게 사용하면 바깥 인스턴스로의 숨은 외부 참조를 갖게 된다. 이 참조를 저장하려면 시간과 공간이 소비된다. 더 심각한 문제는 가비지 컬렉션이 바깥 클래스의 인스턴스를 수거하지 못는 메모리 누수가 생길 수 있다는 점이다.

그러므로 멤버 클래스에서 바깥 인스턴스에 접근할 일이 없다면 무조건 static을 붙여서 정적 멤버 클래스로 만들자.

public class MySet<E> extends AbstractSet<E> {
  
  @Override public Iterator<E> iterator() {
    return new MyIterator();
  }
  // 어댑터
  private static class MyIterator implements Iterator<E> {
    
  }
}

비슷하게, Set과 List 같은 다른 컬렉션 인터페이스 구현들도 자신의 반복자를 구현할 때 비정적 멤버 클래스를 주로 사용한다.

Collection.unmodifiableCollection() 에서는 정적 멤버 클래스를 이용하고 있다.

		public static <T> Collection<T> unmodifiableCollection(Collection<? extends T> c) {
        return new UnmodifiableCollection<>(c);
    }

    static class UnmodifiableCollection<E> implements Collection<E>, Serializable {

    }

또한 멤버 클래스 역시 공개 API가 되니, 혹시라도 향후 릴리스에서 static을 붙이면 하위 호환성이 깨진다.

익명 클래스

선언한 지점에서만 인스턴스를 만들 수 있다.

비정적 문맥에서 사용될 때만 바깥 클래스의 인스턴스를 참조할 수 있다.

public class TestClass {
    Integer intInstance = 10;
  
    void doX() {
        new SInterface() {
            @Override
            public void doSometing() {
                //바깥 인스턴스 참조
                System.out.println(intInstance);
            }
        };
    }
}
  
  
interface SInterface {
    void doSometing();
}

정적 문맥에서라도 상수 변수 이외에 정적 멤버는 가질수 없다.

public class TestClass {
    // 익명클래스에서 사용 불가
    Integer intInstance = 10;
    
    static void doX() {
        new SInterface() {
            static final int x = 0;
//            static int y = 0; // 컴파일에러
            @Override
            public void doSometing() {
            }
        };
    }
}
    
interface SInterface {
    void doSometing();
}

상수표현을 위해 초기화된 final 기본 타입과 문자열 필드만 가질 수 있다.

instanceof 검사나 클래스의 이름이 필요한 작업은 수행할 수 없다.
여러 인터페이스를 구현할 수 없고 인터페이스를 구현하는 동시에 다른 클래스를 상속할 수도 없다.
익명 클래스를 사용하는 클라이언트는 그 익명 클래스가 상위 타입에서 상속한 멤버 외에는 호출할 수 없다.
익명 클래스는 표현식 중간에 등장하므로 짧지 않으면 가독성이 떨어진다.
자바가 람다를 지원하기 전에는 즉석에서 작은 함수 객체나 처리 객체를 만드는 데 익명 클래스를 주로 사용 했다.
- 이제는 람다를 많이 사용한다.

익명클래스는 정적 팩터리 메서드를 구현할 때 자주 쓰인다.

public interface IntListHelper {
      
    static List<Integer> intArrayAsList(int[] a) {
        return new AbstractList<Integer>() {
            @Override
            public Integer get(int index) {
                return a[index];
            }
  
            @Override
            public int size() {
                return a.length;
            }
        };
    }
}

지역 클래스

가장 드물게 사용된다.
지역변수를 선언할 수 있는 곳이면 어디서든 선언 가능하고, 유효 범위도 지역변수와 같다.
익명클래스처럼 비정적 문맥에서 사용될 때만 바깥 인스턴스를 참조할 수 있다.
정적 멤버는 가질 수 없으며 가독성을 위해 짧게 작성해야 한다.

public class TestClass {

    void x() {
        class LocalClass {
            void doPrint() {
                System.out.println("LocalClass");
            }
        }
    }
}

정리

메서드 밖에서도 사용해야 하거나 메서드 안에 정의하기에 너무 길다면 -> 멤버 클래스
- 멤버 클래스의 인스턴스가 바깥 인스턴스를 참조하면 -> 비정적
- 멤버 클래스의 인스턴스가 바깥 인스턴스를 참조안하면 -> 정적
중첩 클래스가 한 메서드 안에서만 쓰이면서 그 인스턴스를 생성하는 지점이 단 한곳이고 해당 타입으로 쓰기에 적잡한 클래스나 인터페이스가 있다면 -> 익명 클래스
- 그렇지 않다면? -> 지역 클래스

참고할 만한 자료

https://stackoverflow.com/questions/1953530/why-does-java-prohibit-static-fields-in-inner-classes/1954119#1954119%EB%A5%BC

 태그 달린 클래스보다는 클래스 계층구조를 활용하자 탑레벨 클래스는 한 파일에 하나만 담자 