Item 15. 클래스와 멤버의 접근 권한을 최소화하라

 

잘 설계된 컴포넌트는 모든 내부 구현을 완벽히 숨겨, 구현과 API를 깔끔히 분리한다.

오직 API를 통해서만 다른 컴포넌트와 소통하며, 서로의 내부 동작 방식에는 전혀 개의치 않는다.

정보 은닉, 혹은 캡슐화라고 하는 이 개념은 소프트웨어 설계의 근간이 되는 원리다.

 

정보 은닉의 장점

• 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.
• 정보 은닉 자체가 성능 향상을 시키지는 않지만, 성능 최적화에 도움을 준다. 다른 컴포넌트에 영향을 주지 않고 해당 컴포넌트만 최적화할 수 있도록 하기 때문이다.
• 소프트웨어의 재사용성을 높인다. 외부에 거의 의존하지 않고 독자적으로 동작할 수 있는 컴포넌트라면 그 컴포넌트와 함께 개발되지 않은 낯선 환경에서도 유용하게 쓰일 가능성이 크기 때문이다.
• 큰 시스템을 제작하는 난이도를 낮춰준다. 시스템 전체가 아직 완성되지 않은 상태에서더 개발 컴포넌트의 동적을 검증할 수 있기 때문이다.

접근 제한자

• private : 멤버를 선언한 톱레벨 클래스에서만 접근할 수 있다.
• package-private : 멤버가 소속된 패키지 안의 모든 클래스에서 접근할 수 있다.(접근 제한자를 명시하지 않을 때 적용된다.)
• protected : package-private의 접근 범위를 포함하며, 이 멤버를 선언한 클래스의 하위 클래스에서도 접근할 수 있다.
• public : 모든 곳에서 접근이 가능하다.

 

모든 클래스와 멤버의 접근성을 가능한 한 좁혀야 한다.

소프트웨어가 올바로 동작하는 한 항상 가장 낮은 접근 수준을 부여해야 한다.

 

톱레벨 클래스와 인터페이스

톱레벨 클래스와 인터페이스에 부여할 수 있는 접근 수준은 package-private과 public 두 가지다.

여기에 public으로 선언하면 공개 API가 되며, package-private으로 선언하면 해당 패키지 안에서만 이용할 수 있다.

 

패키지 외부에서 쓸 이유가 없다면 pakcage-private으로 선언하자. 그래야 이들은 API가 아닌 내부 구현이 되어 언제든 수정할 수 있다.

즉, 클라이언트에 아무런 피해없이 다음 릴리스에서 수정, 교체, 제거할 수 있다. 반면, public으로 선언한다면 API가 되므로 하위 호환을 위해 영원히 관리해줘야 한다.

 

접근 수준은 상위 클래스에서보다 좁게 설정할 수 없다.

public 클래스에서 멤버의 접근 수준을 package-private에서 protected로 바꾸는 순간 그 멤버에 접근할 수 있는 대상 범위가 엄청나게 넓어진다. public 클래스의 protected 멤버는 공개 APi이므로 영원히 지원돼야 한다. 따라서 protected 멤버의 수는 적을수록 좋다.

 

상위 클래스에의 메서드를 재정의할 때는 그 접근 수준을 상위 클래스에서보다 좁게 설정할 수 없다. 따라서 단지 코드를 테스트하려는 목적으로 클래스의 private 멤버를 package-private까지 풀어주는 것은 허용할 수 있지만, 그 이상은 안 된다.

 

public  클래스의 인스턴스 필드는 되도록 public이 아니어야 한다.

• final이 아닌 public 인스턴스 필드는 그 필드에 담을 수 있는 값을 제한할 힘을 잃게 된다.(불변식을 보장할 수 없게 된다.)
• public 가변 필드를 갖는 클래스는 일반적으로 스레드 안전하지 않다.
• 상수라면 public static final 필드로 공개해도 좋다.
  • 반드시 기본 타입 값이나 불변 객체를 참조해야 한다.
  • 가변 객체를 참조한다면 final이 아닌 필드에 적용되는 모든 불이익이 그대로 적용된다.
  • 길이가 0이 아닌 배열은 가변이다. 따라서 public static final 배열 필드를 두거나 이 필드를 반환하는 접근자 메서드를 제공하면 안된다.

public static final 배열 필드

위에서 이야기한 것 처럼 아래의 코드는 final이지만 배열 내부는 가변으로 보안 허점이 존재한다.

public static final Thing[] VALUES = {...};

이를 해결하기 위해 크게 2가지 방법이 있다.

 

첫번째는 해당 배열을 private로 만들고 public 불변 리스트를 추가하는 것이다.

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

 

 

두번째 방법은 배열을 private으로 만들고 복사본을 반환하는 public 메서드를 추가하는 방법이다.(방어적 복사)

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

Java 9의 Module 시스템

패키지가 클래스들의 묶음이듯, 모듈은 패키지들의 묶음이다. 모듈은 자신에 속하는 패키지 중 공개(export)할 것들을 (관례상 module-info.java 파일에)선언한다.

 

protected 혹은 public 멤버라도 해당 패키지를 공개하지 않았다면 모듈 외부에서는 접근할 수 없다.

모듈 시스템을 활용하면 클래스를 외부에 공개하지 않으면서도 같은 모듈을 이루는 패키지 사이에서는 자유롭게 공유할 수 있다.

 

접근자

• private: 멤버를 선언한 톱레벨 클래스에서만 접근할 수 있다.
• package-private: 멤버가 소속된 패키지 안의 모든 클래스에서 접근할 수 있다.
• protected: package-private의 접근 범위를 포함하며, 이 멤버를 선언한 클래스의 하위 클래스에서도 접근할 수 있다.
• 모듈 내부의 public: 모듈 내부의 모든 곳에서 접근할 수 있다.
• required의 public: 모듈에 종속하는 모듈의 모든 패키지 내의 클래스에 접근할 수 있다.
• export public: module-info.java에서 제공하는 모든 public에 접근할 수 있다.

마무리

프로그램 요소의 접근성은 가능한 한 최소한으로 하라. 꼭 필요한 것만 골라 최소한의 public API를 설계하자.

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

public static final 필드가 참조하는 객체가 불변인지 확인해라.