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null_대신_Optional.md

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Chapter10 null 대신 Optional

개발 당시에는 컴파일러의 자동 확인 기능으로 안전하게 사용할 수 있을 것이라고 예상했으나..
구현하기 쉬웠기 때문에 도입한 null이 가장 귀찮은 NullPointerException을 만들었다.

이 장의 내용

  • null 레퍼런스의 문제점과 null을 멀리해야 하는 이유
  • null 대신 Optional: null로부터 안전한 도메인 모델 재구현하기
  • Optional 활용: null 확인 코드 제거하기
  • Optional에 저장된 값을 확인하는 방법
  • 값이 없을 수도 있을 수도 있는 상황을 고려하는 프로그래밍

10.1 값이 없는 상황을 어떻게 처리할까?

  • 예제 코드
public String getCarinsuranceName(Person person) {
    if (person != null) {
        Car car = person.getCar();
        if (car != null) {
            Insurance insurance = car.getInsurance();
            if(insurance != null) {
                return insurance.getName();
            }
        }
    }
    return "Unknown";
}

: 변수를 참조할 때마다 null을 확인해야 한다. 이름은 확인을 하지 않지만 없을 수도 있다.
: 중첩된 if가 반복되는 패턴이 나타나 가독성이 떨어진다.

  • null 때문에 발생하는 문제
  1. 에러의 근원이다.
  2. 코드를 어지럽힌다.
  3. 아무 의미가 없다.
  4. 자바 철학에 위배된다. : null 포인터만 예외로 존재한다.
  5. 형식 시스템에 구멍을 만든다. : 무형식이므로 애초에 어떤 의미인지 파악할 수 없다.
  • 다른 언어는 null 대신 무얼 사용하나?
  1. Groovy: 안전 내비게이션 연산자 "?." 도입
  2. haskell: 선택형값을 저장할 수 있는 Maybe 형식 제공
  3. Scala: Option[T] 구조 제공

10.2 Optional 클래스 소개

Java8은 하스켈과 스칼라의 영향을 받아 Optional 클래스를 이용한다!
Optional 클래스는 선택형값을 캡슐화하는 클래스다.
값이 있으면 값을 감싸고 값이 없으면 empty메서드로 Optional을 반환한다.

  • null 레퍼런스와 Optional.empty()의 차이
    : null을 참조하려면 NullPointerException이 발생하지만 Optional.empty()는 Optional 객체를 활용할 수 있다.
public class Person {
    private Optional<Car> car;
    public Optional<Car> getCar() { return car; }
}
  
public class Insurance {
    private String name;
    public String getName() { return name;}
}

: 사람은 차를 소유했을 수도 있고 아닐 수도 있지만 보험의 이름은 반드시 가져야한다.
: NullPointerException이 발생해야하는 오류 코드인지, 의도한것인지 의미를 명확히 할 수 있다.

10.3 Optional 적용 패턴

  • Optional 객체 만들기
  1. 빈 Optional : 정적 팩토리 메서드 Optional.empty() 로 빈 Optional 객체를 얻을 수 있다.
  2. null이 아닌 값으로 Optional 만들기 : Optional.of() 로 null이 아닌 값을 포함하는 Optional을 만들 수 있다.
Optional<Car> optCar = Optional.of(car);
여기서 car가 null이라면 즉시 NullPointerException이 발생한다.
  1. null 값으로 Optional 만들기 : Optional.ofNullable() 로 null값을 저장할 수 있는 Optional을 만들 수 있다.
  • 맵으로 Optional의 값을 추출하고 변환하기
    map 메서드를 사용해 객체의 정보를 추출할 때 null인지 확인한다.
Optional<Insurance> optInsurance = Optional.ofNullable(insurance);
Optional<String> name = optInsurance.map(Insurance::getName);

: Optional이 값을 포함하면 map의 인수로 제공된 함수가 값을 바꾼다.
: Optional이 비어있으면 아무 일도 일어나지 않는다.

  • flatMap으로 Optional 객체 연결
    flatMap 메서드는 이차원 스트림을 일차원 스트림으로 변환한다.
  • 잘못된 예제
Optional<Person> optPerson = Optional.of(person);
Optoinal<String> name =
    optPerson.map(Person::getCar)
             .map(Car::getinsurance)
             .map(Insurance::getName);

: map(Person::getCar) 연산의 결과는 Optional<Optional> 형식의 객체다.
: 이와 같이 함수를 인수로 받아 다른 스트림으로 반환하는 경우 스트림과 같이 flatMap을 사용한다.

  • 정상적인 예제
public String getCarInsuranceName(Optional<Person> person) {
    return person.flatMap(Person::getCar)
                 .flatMap(Car::getInsurance)
                 .map(Insurance::getName)
                 .orElse("Unknown");
}

: flatMap 연산 수행 시 빈 Optional에 호출하면 아무 일도 일어나지 않는다.
: Optional이 Person을 감싸고 있다면 flatMap에 적용된 Function이 Person에 적용된다.

  • 디폴트 액션과 Optional 언랩
  1. get() : 값이 있으면 값을 반환하고 없으면 NullPointerException을 발생시킨다. 값에 확신이 없다면 사용하지 않는 것을 추천
  2. orElse(T other) : Optional이 값을 포함하지 않을 때 디폴트값을 제공한다.
  3. orElseGet(Supplier<? extends T> other) : Optional에 값이 없을때만 Supplier가 실행된다. 디폴트 메서드를 만드는데 시간이 걸리거나 비어있을 때만 생성하고 싶으면 사용한다.
  4. orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier) : Optional이 비어있을 때 예외를 발생시키며, 발생시킬 예외의 종류를 선택할 수 있다.
  5. ifPresent(Consumer<? super T> consumer) : 값이 존재할 때 인수로 넘겨준 동작을 실행할 수 있다. 없으면 아무 일도 일어나지 않는다.
  • 두 Optional 합치기
  1. isPresent를 이용한 null-safe Method
if(person.isPresent() && car.isPresent()){
    return Optional.of(findCheapestInsurance(preson.get()), car.get()));
} else {
    return Optional.empty();
}
  1. 조건문 없이 nullSafeFindCheapestInsurance() 구현하기
public Optional<Insurance> nullSafeFindCheapestInsurance(
                                Optinoal<Person> person, Optional<Car> car) {
    return person.flatMap(p -> car.map(c -> findCheapestInsurance(p,c)));
}
  • 필터로 특정 값 거르기
    filter 메서드는
    Predicate를 인수로 받아 일치하면 그 값을, 그렇지 않으면 빈 Optional 객체를 반환한다.
    Optional에 값이 있으면 그 값에 Predicate를 적용한다. 결과가 true면 변화가 없지만 false면 빈 상태가 된다.

p329 Optional 클래스의 메서드 참고

10.4 Optional을 사용한 실용 예제

  • 잠재적으로 null이 될 수 있는 대상을 Optional로 감싸기
Object value = map.get("key");    //key에 해당하는 값이 없으면 null 반환  
Optional<Object> value = Optional.ofNullable(map.get("key")); //Optional 객체로 감싸기

  • 예외와 Optional
    자바 API는 값을 제공할 수 없을 때 null 반환 대신 예외를 발생시킨다.
    대표적인 예로 문자열을 정수로 바꾸지 못하면 NumberFormatException을 발생시킨다.
    이 경우 문자열을 정수 Optional로 반환하는 유틸리티 메서드를 구현하여 사용할 수 있다.

  • 기본형 Optional과 이를 사용하지 말아야 하는 이유
    Optinoal도 기본형으로 특화된 OptionalInt, OptionalLong, OptionalDouble을 제공한다.
    단, 이 경우 1)Optional 클래스의 map, flatMap, filter 등을 지원하지 않고, 2)일반 Optional과 혼용할 수 없으므로 권장하지 않는다.