[Effective Java] Item 6. 불필요한 객체 생성을 피하라.

불필요한 객체 생성을 피하라.

• 똑같은 기능의 객체를 매번 사용하는 것보다 객체 하나를 재사용하는 편이 나을 때가 많다.
• 재사용은 빠르고 세련된다.
  • 불변 객체는 언제든 재사용 가능하다.

String s1 = new String("hi"); // 따라하지 말 것!
String s2 = "kim";

여기서 s1 문장을 실행할때마다 매번 String 인스턴스를 새로 만든다.
s2 문장은 하나의 String 인스턴스를 사용하여 같은 가상 머신 안에서 이와 똑같은 문자열 리터럴을 사용하는 모든 코드가 같은 객체를 재사용함이 보장된다.

정적 팩터리 메서드를 사용해 불필요한 객체 생성을 피할 수 있다.

• 생성자는 호출할 때마다 새로운 객체를 만들지만, 팩토리 메서드는 그렇지 않아도 된다.

	public final class Boolean implements java.io.Serializable,
                                      Comparable<Boolean>
{
	// 미리 TRUE, FALSE 만듬
    public static final Boolean TRUE = new Boolean(true);
    public static final Boolean FALSE = new Boolean(false);

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

    @HotSpotIntrinsicCandidate
    public static Boolean valueOf(String s) {
        return parseBoolean(s) ? TRUE : FALSE;
    }

    public static boolean parseBoolean(String s) {
        return ((s != null) && s.equalsIgnoreCase("true"));
    }
}

 

• 가변 객체라 해도 사용 중에 변경되지 않음을 안다면 재사용할 수 있다.

public class DateRange {
    private static final Map<Integer, DateRange> cache = new HashMap<>();

    private final int start;
    private int end;

    private DateRange(int start, int end) {
        this.start = start;
        this.end = end;
    }

    // 가변 메서드이지만, 팩토리 메서드에서는 사용되지 않음 (DataRange는 가변 객체이다)
    public void setEnd(int end) {
        this.end = end;
    }

    // 팩토리 메서드
    public static DateRange of(int start, int end) {
        int hashCode = start * 31 + end;
        return cache.computeIfAbsent(hashCode, k -> new DateRange(start, end));
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "DateRange{start=" + start + ", end=" + end + "}";
    }

    public static void main(String[] args) {
        DateRange range1 = DateRange.of(1, 10);
        DateRange range2 = DateRange.of(1, 10); // 캐시에 존재한다면 같은 객체 반환

        System.out.println(range1 == range2);  // true
    }
}

생성 비용이 높을 경우 캐싱하여 재사용하자.

기존 코드

// 값비싼 객체를 재사용해 성능을 개선한다. (32쪽)  
public class RomanNumerals {  
    // 코드 6-1 성능을 훨씬 더 끌어올릴 수 있다!  
    static boolean isRomanNumeralSlow(String s) {  
        return s.matches("^(?=.)M*(C[MD]|D?C{0,3})"  
                + "(X[CL]|L?X{0,3})(I[XV]|V?I{0,3})$");  
    }  
}

• String.matches()는 정규표현식으로 문자열 형태를 확인하는 가장 쉬운 방법이다.
• 하지만 성능이 중요한 상황에서 반복해서 사용하기에는 적합하지 않다.
  • 내부에서 만드는 정규표현식용 Pattern 인스턴스는 입력받은 정규표현식에 대한 유한 상태 머신을 만들기 때문에 인스턴스 생성 비용이 높다.
• 성능을 개선하려면 Pattern 인스턴스를 한번만 생성하고(클래스 초기화 과정에서 생성해 캐싱) 재사용하는 것이 좋다.

개선 코드

public class RomanNumerals {  
    // 코드 6-2 값비싼 객체를 재사용해 성능을 개선한다.  
    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 isRomanNumeralFast(String s) {  
        return ROMAN.matcher(s).matches();  
    }  

    public static void main(String[] args) {  
        int numSets = Integer.parseInt(args[0]);  
        int numReps = Integer.parseInt(args[1]);  
        boolean b = false;  

        for (int i = 0; i < numSets; i++) {  
            long start = System.nanoTime();  
            for (int j = 0; j < numReps; j++) {  
                // 성능 차이를 확인하려면 xxxSlow 메서드를 xxxFast 메서드로 바꿔 실행해보자.  
                b ^= isRomanNumeralSlow("MCMLXXVI");  
            }  
            long end = System.nanoTime();  
            System.out.println(((end - start) / (1_000. * numReps)) + " μs.");  
        }  

        // VM이 최적화하지 못하게 막는 코드  
        if (!b)  
            System.out.println();  
    }  
}

• 성능을 훨씬 더 끌어올릴 수 있다.

지연 초기화

public class RomanNumerals {
    private static Pattern ROMAN = null;

    static boolean isRomanNumeralFast(String s) {
        if (ROMAN == null) {
            ROMAN = Pattern.compile("^(?=.)M*(C[MD]|D?C{0,3})"
                    + "(X[CL]|L?X{0,3})(I[XV]|V?I{0,3})$");
        }
        return ROMAN.matcher(s).matches();
    }
}

• isRomanNumeralFast()이 처음 호출될때 필드를 초기화하는 지연 초기화로 불필요한 초기화를 없앨 수도 있지만 추천하지 않는다.
• 지연 초기화는 코드를 복잡하게 만드는데 성능은 크게 개선되지 않을 때가 많기 때문이다.
  • 위 코드에서는 멀티 스레드 환경을 고려하여 추가적인 동기화 처리가 필요하다.
  • 애플리케이션 시작시 초기화와 첫 사용 시 초기화하는 것의 성능 차이가 크지 않다.

 

객체가 불변이라면 재사용해도 안전하다.

public final class ImmutablePoint {
    private final int x;
    private final int y;

    private static final ImmutablePoint ZERO = new ImmutablePoint(0, 0);

    private ImmutablePoint(int x, int y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    public static ImmutablePoint of(int x, int y) {
        return (x == 0 && y == 0) ? ZERO : new ImmutablePoint(x, y);
    }
}

 

어댑터

• 실제 작업은 뒷단 객체에 위임하고, 자신은 제2의 인터페이스 역할은 해주는 객체이다.

public class AdapterExample {

    private final Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
    private Set<String> keySet;

    public Set<String> keySet() {
        if (keySet == null) {
            keySet = map.keySet();  // 어댑터
        }
        return keySet;
    }
}

• Enum의 keySet 메서드는 Map 객체 안의 키 전부를 담은 Set 뷰를 반환한다.
  • 실제 데이터는 Map에 있지만, Set 형태로 접근할 수 있게 해 준다.
  • 반환된 Set 인스턴스가 일반적으로 가변이더라도 반환된 인스턴스들은 기능적으로 모두 똑같다.
  • 뷰를 여러 개 만들 필요가 없다. 한번 생성한 뷰를 캐시에서 재사용하자.

오토박싱

• 오토박싱은 불필요한 객체를 만들어낼 수 있다.
• 오토박싱은 프로그래머가 기본 타입과 박싱 된 기본 타입을 섞어 쓸 때 자동으로 상호 변환해 주는 기술이다.
• 성능에 영향을 줄 수 있다.

// 코드 6-3 끔찍이 느리다! 객체가 만들어지는 위치를 찾았는가? (34쪽)  
public class Sum {  
    private static long sum() {  
        Long sum = 0L;  
        for (long i = 0; i <= Integer.MAX_VALUE; i++)  
            sum += i;  
        return sum;  
    }  

    public static void main(String[] args) {  
        int numSets = Integer.parseInt(args[0]);  
        long x = 0;  

        for (int i = 0; i < numSets; i++) {  
            long start = System.nanoTime();  
            x += sum();  
            long end = System.nanoTime();  
            System.out.println((end - start) / 1_000_000. + " ms.");  
        }  

        // VM이 최적화하지 못하게 막는 코드  
        if (x == 42)  
            System.out.println();  
    }  
}

• 위 코드에서 sum에 i를 더할 때마다 매번 Long 객체를 생성한다.

박싱 된 기본 타입보다는 기본 타입을 사용하고, 의도치 않은 오토박싱이 숨어들지 않도록 주의하자.

 

무거운 객체가 아니라면 객체 생성을 피하고자 객체 풀을 만들지 말자.

• 데이터베이스 연결은 생성 비용이 바싸므로 객체 풀을 만드는 것이 낫다.
• 하지만 일반적으로 자체 객체 풀은 코드를 헷갈리게 만들고 메모리 사용량을 늘리고 성능을 떨어뜨린다.

주의점

• 불필요한 객체 생성을 피하라는 말이 객체 생성은 비싸니 피해야 한다와는 다르다.
• 요즘에 JVM에서는 작은 객체를 생성하고 회수하는 일이 크게 부담되지 않는다.
• 프로그램의 명확성, 간결성, 기능을 위해서 객체를 추가로 생성하는 것이라면 일반적으로 좋은 일이다.

 

결론

• 방어적 복사를 다루는 아이템 50과 대조적이다.
• 이번 아이템이 기존 객체를 재사용해야 한다면 새로운 객체를 만들지 마라라면, 아이템 50은 새로운 객체를 만들어야 한다면 기존 객체를 재사용하지 마라이다.
  • 하지만, 방어적 복사가 필요한 상황에서 객체를 재사용했을 때의 피해가 필요 없는 객체를 반복 생성했을 때의 피해보다 훨씬 크다.
  • 방어적 복사에 실패하면 언제 터져 나올지 모르는 버그와 보안 구멍으로 이어지지만, 불필요한 객체 생성은 그저 코드 형태와 성능에만 영향을 준다.