Effective Java - Ch.2 (Item 1) 생성자 대신 정적 팩터리 메서드를 고려하라

Posted Sep 7, 2025

By Hyeon Jae Kim

27 min read

Ch 2. 객체 생성과 파괴

Item 1. 생성자 대신 정적 팩터리 메서드를 고려하라

들어가며

클라이언트가 클래스의 인스턴스를 얻는 전통적인 수단은 public 생성자다.

하지만 프로그래머가 꼭 알아야 할 한가지 기법이 더 있는데, 클래스는 생성자와 별도로 정적 팩터리 메서드(static factory methos)를 제공할 수 있다.

쉽게 말해 그 클래스의 인스턴스를 반환하는 단순한 정적 메서드다.

        
      
public static Boolean valueOf(boolean b) {
	return b ? Boolean.TRUE : Boolean.FALSE;
}

위 예시 메서드는 기본타입인 boolean 값을 받아 Boolean 객체 참조로 변환해준다.

클래스는 클라이언트에 public 생성자 대신 (혹은 생정자와 함께) 정적 팩터리 메서드를 제공할 수 있다.

지금부터 정적 팩터리 메서드를 생성자와 비교한 각 장점과 단점에 대해 알아보자.

장점

1. 이름을 가질 수 있다.

생성자에 넘기는 매개변수와 생성자 자체만으로는 반환될객체의 특성을 제대로 설명하지 못한다.

반면 정적 팩터리는 이름만 잘 지으면 반환될 객체의 특성을 쉽게 묘사할 수 있다.

또한 하나의 시그니처로는 생성자를 하나만 만들 수 있다. 입력 매개변수들의 순서를 바꿈으로써 생성자를 추가할 순 있지만 좋지 않은 방법이다.

아래와 같은 방법은 불가능하다.

        
      
public class User {
    private String name;
    private String email;
    
    // 이름으로 생성
    public User(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    // 이메일로 생성
    public User(String email) {
        this.email = email;
    }
}

이럴땐 정적 팩터리 메서드로는 생성자를 정적 팩터리 메서드로 바꾸고 각각의 차이를 잘 드러내는 이름을 지어주면 된다.

다음과 같은 방법으로 해결할 수 있다.

        
      
public class User {
    private String name;
    private String email;
    
    private User() {} // 생성자는 private으로
    
    // 이름으로 생성: 의도가 명확하다.
    public static User withName(String name) {
        User user = new User();
        user.name = name;
        return user;
    }
    
    // 이메일로 생성: 의도가 명확하다.
    public static User withEmail(String email) {
        User user = new User();
        user.email = email;
        return user;
    }
}


// 사용할 때 - 의도가 명확
User user1 = User.withName("김현재");
User user2 = User.withEmail("khj@email.com");

2. 호출될 때마다 인스턴스를 새로 생성하지는 않아도 된다.

정적 팩터리 메서드는 호출될 때마다 새로운 인스턴스를 생성하지 않아도 된다. 불변 클래스(immutable class; 아이템 17)의 경우, 인스턴스를 미리 만들어 놓거나 새로 생성한 인스턴스를 캐싱하여 재활용하는 식으로 반환할 수 있다. 이는 불필요한 객체 생성을 막아 성능을 최적화하고 메모리 사용량을 절약하는 데 큰 도움이 된다.

대표적인 예시는 Boolean 클래스다.

        
      
    public static Boolean valueOf(boolean b) {
        return (b ? Boolean.TRUE : Boolean.FALSE);
    }

위 메서드는 객체를 아예 생성하지 않는다. Boolean.TRUE 와 Boolean.FALSE 는 이미 Boolean 클래스 내부에 미리 정의된 상수다. 따라서 new Boolean(true) 를 반복적으로 호출하는 것보다 훨씬 효율적이다.

따라서 같은 객체(특히 생성 비용이 큰) 가 자주 요청되는 상황이라면 성능 향상이 가능하다.

플라이웨이트 패턴(Flyweight pattern) 도 이와 비슷한 기법이다.

플라이웨이트 패턴은 수많은 객체를 효율적으로 관리하여 메모리 사용량을 최소화하는 구조적 디자인 패턴이다.

[핵심 원리]
이 패턴의 핵심은 객체의 상태를 내적(intrinsic) 상태와 외적(extrinsic) 상태로 나누는 것이다.

- 내적 상태: 여러 객체가 공유할 수 있는 변하지 않는 상태다. 
예를 들어, 텍스트 문서의 'A' 문자는 어떤 위치에 있든 모양은 항상 동일히다.
이 변하지 않는 'A'라는 정보가 내적 상태다.

- 외적 상태: 객체를 사용하는 문맥에 따라 변하는 상태다.
예를 들어, 텍스트 문서에서 'A' 문자의 위치, 색상, 글꼴 크기 등은 매번 달라질 수 있다.
이러한 정보는 공유하지 않고 별도로 관리한다.

[어떻게 동작하는가?]
공유 가능한 객체 풀(Pool) 생성: 팩토리(Factory)를 사용하여 공유 가능한 객체들을 미리 만들어 저장해 둔다.

객체 재사용: 새로운 객체 요청이 들어오면, 팩토리는 객체 풀에서 이미 존재하는 객체를 찾아 반환한다.
만약 객체가 없으면 새로 생성하여 풀에 추가한 후 반환한다.

외적 상태 분리: 클라이언트는 공유된 객체를 받아 사용하되, 외적 상태는 객체에 직접 저장하지 않고 별도로 전달하거나 관리한다.

이렇게 반복되는 요청에 같은 객체를 반환하는 방식으로, 정적 팩터리 방식의 클래스는 언제 어느 인스턴스를 살아 있게 할지를 철저히 통제할 수 있다.

이러한 클래스를 인스턴스 통제(instance-controlled) 클래스라 한다.

Q) 인스턴스를 통제하는 이유는 무엇일까?

인스턴스 통제의 장점은 단순히 성능을 향상시키는 것을 넘어, 클래스의 행동을 제어하고 설계 원칙을 강화한다는 점이다.

클래스를 싱글턴(singleton; 아이템 3)으로 만들 수 있다.
- public 생성자를 없애고, 정적 팩터리 메서드가 항상 동일한 하나의 인스턴스를 반환하도록 만든다. 이는 시스템 내에 단 하나의 객체만 존재함을 보장한다.
클래스를 인스턴스화 불가(noninstantiable; 아이템 4)로 만들 수 있다.
- private 생성자와 정적 팩터리 메서드를 통해 객체 생성 방식을 통제할 수 있다.
불변값 클래스(아이템 17)에서 동치인 인스턴스가 단 하나뿐임을 보장할 수 있다.
- 논리적으로 같은 두 객체가 물리적으로도 같은 인스턴스를 가리키게 하여, 동치성 비교 비용을 줄이고 예측 가능성을 높인다. (a == b 일때만 a.equals(b) 가 성립)

3. 반환 타입의 하위 타입 객체를 반환할 수 있는 능력이 있다.

정적 팩터리 메서드는 호출 시 반환하는 객체의 구체적인 클래스를 자유롭게 선택할 수 있다. 예를 들어, 반환 타입은 부모 클래스나 인터페이스로 지정하되, 실제로는 그 하위 타입의 객체를 반환할 수 있다.

이는 클라이언트가 객체의 구체적인 구현체를 알 필요 없이 인터페이스에 의존하여 프로그래밍할 수 있게 해준다. 따라서 클라이언트 코드의 유연성이 크게 향상된다.

API를 만들 때 이 유연성을 응용하면 구현 클래스를 공개하지 않고도 그 객체를 반환할 수 있어 API를 작게 유지할 수 있다.

다음은 자바의 Collections 프레임워크의 예시다.

        
      
public static final <T> List<T> emptyList() {
    return (List<T>) EMPTY_LIST;
}

private static class EmptyList<E>
        extends AbstractList<E>
        implements RandomAccess, Serializable { ... }

위 코드에서 Collections.emptyList() 메서드는 반환타입으로 List 인터페이스를 병시하고 있다. 하지만 실제 반환하는 객체는 Collections 클래스 내부에 정의된 private 클래스 EmptyList 의 인스턴스다.

클라이언트는 List 인터페이스만 알면 되므로, 구현체인 EmptyList 의 존재를 몰라도 된다. 이러한 방식은 프로그래머가 API를 사용하기 위해 익혀야 할 개념의 수와 난이도를 낮췄다.

과거에는 Collections 와 같이 정적 팩터리를 담는 유틸리티 클래스가 필수적이었다. 하지만 자바 8부터 인터페이스에 public static 메서드를 추가하는 것이 가능해졌다. 이로 인해 정적 팩터리 메서드를 클래스 외부에 별도로 두지 않고, 인터페이스 자체에 구현할 수 있게 되었다.

더 나아가 자바9부터는 인터페이스에 private static 메서드까지 추가할 수 있게 되면서, 정적 팩터리 메서드가 내부에서만 사용하는 헬퍼 메서드를 갖는 것이 가능해졌다.

4. 입력 매개변수에 따라 매번 다른 클래스의 객체를 반환할 수 있다.

정적 팩터리 메서드는 매개변수에 따라 다른 클래스 객체를 유연하게 반환할 수 있다.

예시로 EnumSet 클래스가 있다.

EnumSet은 enum 타입의 원소들을 효율적으로 저장하는 특화된 Set 구현체다.

EnumSet 클래스(아이템 36)는 public 생성자 없이 오직 정적 팩터리만 제공하는데, OpenJDK에서는 원소의 수에 따라 두 가지 하위 클래스 중 하나의 인스턴스를 반환한다.

아래 예시 코드를 보자.

        
      
public static <E extends Enum<E>> EnumSet<E> noneOf(Class<E> elementType) {
    Enum<?>[] universe = getUniverse(elementType);
    if (universe == null)
        throw new ClassCastException(elementType + " not an enum");

    if (universe.length <= 64)
        return new RegularEnumSet<>(elementType, universe);
    else
        return new JumboEnumSet<>(elementType, universe);
}

이 noneOf 메서드는 enum 타입의 원소 개수(여기서는 64)에 따라 두 가지 다른 EnumSet 구현체 중 하나를 반환한다.

원소의 수가 64개 이하일 경우: RegularEnumSet을 반환한다. 이 구현체는 long 비트 필드를 사용하여 매우 빠르고 메모리를 적게 사용합니다.
원소의 수가 64개를 초과할 경우: JumboEnumSet을 반환합니다. 이 구현체는 long 배열을 사용해 더 많은 원소를 처리할 수 있습니다.

클라이언트는 팩터리가 건네주는 객체가 어느 클래스의 인스턴스인지 알 수도 없고 알 필요도 없다. EnumSet의 하위 클래스이기만 하면 되므로 클라이언트는 EnumSet.noneOf(...) 를 호출하기만 하면 된다.

5. 정적 팩터리 메서드를 작성하는 시점에는 반환할 객체의 클래스가 존재하지 않아도 된다.

정적 팩터리 메서드의 반환타입이 인터페이스일때 빛을 발한다. 메서드가 정의되는 시점에는 반환할 객체의 구체적인 하위 클래스가 존재하지 않아도 된다. 나중에 해당 인터페이스를 상속받아 새로운 클래스를 만들면, 기존의 정적 팩터리 메서드 코드를 전혀 수정하지 않고도 이 새로운 클래스의 인스턴스를 반환할 수 있다.

이것은 구현체를 자유롭게 바꿔 끼울 수 있는 유연성을 제공한다. 클라이언트는 특정 구현체에 의존하는 대신, 인터페이스에만 의존해서 프로그래밍할 수 있기 때문이다.

이 장점은 서비스 제공자 프레임워크(Service Provider Framework)를 구현하는데 핵심적인 역할을 한다.

서비스 제공자 프레임워크는 보통 3가지 핵심 컴포넌트로 구성된다.

서비스 인터페이스 (Service Interface) : 서비스 제공자가 구현해야 할 기능을 정의하는 인터페이스다. 클라이언트는 이 인터페이스의 메서드를 통해 서비스를 이용한다.
제공자 등록 API (Provider Registration API) : 제공자가 구현체를 시스템에 등록할 때 사용한다.
서비스 접근 API (Service Access API) : 클라이언트가 서비스의 인스턴스를 얻을 때 사용하는 API다. 이것이 바로 정적 팩터리 메서드이며, 클라이언트는 이 메서드만 호출하면 된다.

가장 대표적인 예시는 JDBC(Java Database Connectivity)이다. JDBC는 특정 데이터베이스에 종속되지 않고 데이터베이스에 접근할 수 있게 해주는 프레임워크다.

JDBC 서비스 제공자 프레임워크

서비스 인터페이스 (서비스 구현체 대표) : Connection
프로바이더 등록 API (구현체 등록) : DriverManager.registerDriver()
서비스 엑세스 API (클라이언트가 서비스의 인스턴스를 가져갈 때 사용) : DriverManager.getConnection()
서비스 프로바이더 인터페이스 (서비스 인터페이스의 인스턴스 제공): Driver

        
      
// 1. 서비스 인터페이스 - 구현체들이 제공해야 할 서비스를 정의
public interface Connection extends Wrapper, AutoCloseable {
    Statement createStatement() throws SQLException;
    PreparedStatement prepareStatement(String sql) throws SQLException;
    void commit() throws SQLException;
    void close() throws SQLException;
    // ... 실제로는 훨씬 많은 메서드들
}

// 2. 서비스 제공자 인터페이스 - 서비스 인터페이스의 인스턴스를 생성
public interface Driver {
    // 핵심 메서드: Connection 객체를 생성하여 반환
    Connection connect(String url, Properties info) throws SQLException;
    
    // URL을 처리할 수 있는지 확인
    boolean acceptsURL(String url) throws SQLException;
    
    // 기타 메서드들...
}

// 3. 서비스 관리자 클래스 - 실제 DriverManager 클래스
public class DriverManager {
    // 등록된 드라이버들을 저장하는 리스트
    private static final CopyOnWriteArrayList<DriverInfo> registeredDrivers 
        = new CopyOnWriteArrayList<>();
    
    // 제공자 등록 API - 구현체를 시스템에 등록
    public static void registerDriver(Driver driver) throws SQLException {
        if (driver != null) {
            registeredDrivers.addIfAbsent(new DriverInfo(driver, null));
        } else {
            throw new NullPointerException();
        }
        println("registerDriver: " + driver);
    }
    
    // 서비스 접근 API - 클라이언트가 서비스 인스턴스를 획득 (정적 팩터리 메서드!)
    public static Connection getConnection(String url, Properties info) 
            throws SQLException {
        
        ensureDriversInitialized(); // 드라이버 초기화
        
        // 등록된 모든 드라이버를 순회하면서 연결 시도
        for (DriverInfo aDriver : registeredDrivers) {
            if (isDriverAllowed(aDriver.driver, callerCL)) {
                try {
                    Connection con = aDriver.driver.connect(url, info);
                    if (con != null) {
                        // 성공! Connection 반환
                        return con;
                    }
                } catch (SQLException ex) {
                    // 다음 드라이버 시도
                }
            }
        }
        
        throw new SQLException("No suitable driver found for " + url, "08001");
    }
}

이후 각 데이터베이스 제조사의 구현체 (나중에 개발됨)

        
      
// MySQL 팀이 나중에 개발한 구현체
public class MySQLDriver implements Driver {
    static {
        // 클래스 로딩 시 자동으로 자신을 등록
        try {
            DriverManager.registerDriver(new MySQLDriver());
        } catch (SQLException e) {
            throw new RuntimeException("Failed to register MySQL driver", e);
        }
    }
    
    @Override
    public Connection connect(String url, Properties info) throws SQLException {
        if (acceptsURL(url)) {
            return new MySQLConnection(url, info); // MySQL용 Connection 구현체
        }
        return null; // 처리할 수 없는 URL이면 null 반환
    }
    
    @Override
    public boolean acceptsURL(String url) throws SQLException {
        return url.startsWith("jdbc:mysql:");
    }
}

핵심 동작 과정

초기화 단계 : DriverManager.ensureDriversInitialized() 메서드가 호출되면:
- jdbc.drivers 시스템 프로퍼티에서 드라이버 클래스들을 로드
- ServiceLoader 를 통해 서비스 제공자들을 자동 발견하여 로드
연결 요청 단계 : DriverManager.getConnection() 호출 시:
- 등록된 모든 드라이버들을 순회
- 각 드라이버의 acceptsURL() 메서드로 URL 처리 가능 여부 확인
- 처리 가능한 드라이버의 connect() 메서드 호출
- 성공하면 Connection 객체 반환, 실패하면 다음 드라이버 시도

즉 DriverManager.getConnection() 이 작성되는 시점에는 MySQLConnection, PostgreSQLConnection 등의 구체적인 구현체가 존재하지 않아도 된다. 각 데이터베이스 벤더가 나중에 Driver 인터페이스를 구현하면 자동으로 지원되고, 기존 클라이언트 코드는 전혀 수정할 필요 없다.

단점

1. 상속을 하려면 public이나 protected 생성자가 필요하니 정적 팩터리 메서드만 제공하면 하위 클래스를 만들 수 없다.

        
      
// Collections 클래스의 내부 구현체들
public class Collections {
    // EmptyList는 private static 클래스
    private static class EmptyList<E> extends AbstractList<E> 
            implements RandomAccess, Serializable {
        // 외부에서 이 클래스를 상속할 수 없음
    }
    
    // 정적 팩터리 메서드로만 접근 가능
    public static final <T> List<T> emptyList() {
        return (List<T>) EMPTY_LIST;
    }
}

// 이런 식으로 EmptyList를 상속하려고 하면 불가능
class MyEmptyList extends Collections.EmptyList { } // 컴파일 에러!

하지만 이 제약은 오히려 상속보다 컴포지션을 사용하도록 유도하고, 불변 타입으로 만들려면 제약을 지켜야 한다는 점에서 장점으로 받아들여질 수도 있다.

2. 정적 팩터리 메서드는 프로그래머가 찾기 어렵다.

생성자는 API 문서에서 명확하게 드러나지만, 정적 팩터리 메서드는 일반 메서드와 구분되지 않아 찾기 어려울 수 있다.

예를 들어 LocalDate 클래스의 경우

생성자는 private이고 정적 팩터리 메서드만 제공한다
LocalDate.of(), LocalDate.now(), LocalDate.parse() 등 여러 정적 팩터리 메서드가 존재하기 떄문에 처음 사용하는 개발자는 어떤 메서드를 써야 할지 혼란스러울 수 있다.

따라서 정적 팩터리 메서드를 제공할 때, API 문서를 잘 써놓고 메서드 이름을 널리 알려진 규약에 따라 짓는 것이 중요하다.

다음은 정적 팩터리 메서드에 흔히 사용하는 명명 방식들이다.

from : 하나의 매개 변수를 받아서 객체를 생성

ex) Date date = Date.from(instant);

of : 여러개의 매개 변수를 받아서 객체를 생성
valueOf: from과 of의 더 자세한 버전

ex) BigInteger prime = BigInteger.valueOf(Integer.MAX_VALUE);

instance 또는 getInstance : 인스턴스를 생성. 이전에 반환했던 것과 같을 수 있음.
create 또는 newInstance : 새로운 인스턴스를 생성
get[OtherType] : 다른 타입의 인스턴스를 생성. 이전에 반환했던 것과 같을 수 있음.
new[OtherType] : 다른 타입의 새로운 인스턴스를 생성.

References

이펙티브 자바 3/E
Flyweight Pattern in Java: Maximizing Memory Efficiency with Shared Object Instances

개발서적

Java

This post is licensed under CC BY 4.0 by the author.