[Effective Java] 아이템 18. 상속보다는 컴포지션을 사용하라

EFFECTIVE JAVA(이펙티브 자바)

 

이 포스팅에서 작성하는 내용은 EFFECTIVE JAVA(이펙티브자바) 에서 발췌하였습니다.

---

아이템 18. 상속보다는 컴포지션을 사용하라

 

상속은 코드를 재사용하는 강력한 수단이지만, 유의해서 사용하는 것이 좋다.

다른 패키지의 구체클래스를 상속하는 일은 위험하다.

여기서의 '상속'은 클래스가 다른 클래스를 확장하는 구현 상속을 말한다.

(클래스가 인터페이스를 구현하거나, 인터페이스가 다른 인터페이스를 구현해서 확장하는 상속과는 무관함)

 

 

상속 시, 유의해야할 점

메서드 호출과 달리 상속은 캡슐화를 깨뜨린다.

상위 클래스가 어떻게 구현되느냐에 따라 하위 클래스의 동작에 이상이 생길 수 있음.

 

ex 1) 잘못된 상속 사용의 예

public class InstrumentedHashSet<E> extends HashSet<E> {
    // 추가된 원소의 수
    private int addCount = 0; 

    public InstrumentedHashSet() {
    }

    public InstrumentedHashSet(int initCap, float loadFactor) {
        super(initCap, loadFactor);
    }

    @Override
    public boolean add(Object o) {
        addCount++;
        return super.add(o);
    }

    @Override
    public boolean addAll(Collection c) {
        addCount += c.size();
        return super.addAll(c);
    }

    public int getAddCount() {
        return addCount;
    }
}

• 이 클래스의 인스턴스에 addAll 메서드로 원소 3개를 더한 후, getAddCount 메서드를 호출하면 3이 아닌 6을 반환함
• HashSet의 addAll 메서드가 add메서드를 사용해 구현됐기 때문
• 이처럼 자신의 다른 부분을 사용하는 '자기사용(self-use)' 여부는 해당 클래스의 내부 구현 방식에 해당하며, 자바 플랫폼 전반적인 정책인지, 다음 릴리스에서도 유지될지는 알 수 없음
• addAll 메서드를 다른 식으로 재정의할 수도 있다. 하지만 상위 클래스의 메서드 동작을 다시 구현하는 것은 어렵고, 시간도 더 들고, 오류를 내거나 성능을 떨어뜨릴 수도 있다. 또한 하위 클래스에서는 접근할 수 없는 private 필드를 써야 하는 상황이라면 이 방식으로는 구현자체가 불가능함
• 다음 릴리스에서 상위 클래스에 새로운 메서드가 추가된다면, 새롭게 추가된 메서드를 통해서 허용되지 않은 동작을 수행할 수 있게 될 수도 있다.

 

위의 문제를 해결하는 방법

• 기존 클래스를 확장하는 대신, 새로운 클래스를 만들고 private 필드로 기존 클래스의 인스턴스를 참조하게 하자
  • 기존 클래스가 새로운 클래스의 구성요소로 쓰인다는 뜻에서 이러한 설계를 컴포지션(composition; 구성)이라 한다.
• 새 클래스의 인스턴스 메서드들은 (private 필드로 참조하는) 기존 클래스의 대응하는 메서드를 호출해 그 결과를 반환한다.
  • 이 방식을 전달(forwarding)이라 하며, 새 클래스의 메서드들을 전달 메서드(forwarding method)라 부른다.
    그 결과 새로운 클래스는 기존 클래스의 내부 구현 방식의 영향에서 벗어나며, 심지어 기존 클래스에 새로운 메서드가 추가되더라도 전혀 영향받지 않는다.

 

 

ex 2) 래퍼 클래스 - 상속 대신 컴포지션 사용

public class InstrumentedSet<E> extends ForwardingSet<E> {
    private int addCount = 0;

    public InstrumentedSet(Set<E> s) {
        super(s);
    }

    @Override
    public boolean add(E e) {
        addCount++;
        return super.add(e);
    }

    @Override
    public boolean addAll (Collection< ? extends E > c){
        addCount += c.size();
        return super.addAll(c);

    }

    public int getAddCount () {
        return addCount;
    }
}

 

 

ex 3) 재사용할 수 있는 전달 클래스

 

public class ForwardingSet<E> implements Set<E> {

    private final Set<E> s;
    public ForwardingSet(Set<E> s) { this.s = s;}

    public void clear() { s.clear(); }
    public boolean contains(Object o) {return s.contains(o); }
    public boolean isEmpty() { return s.isEmpty(); }
    public int size() { return s.size(); }
    public Iterator<E> iterator() { return s. iterator(); }
    public boolean add(E e) { return s.add(e); }
    public boolean remove(Object o) {return s.remove(o); }
    public boolean containsAll(Collection<?> c) { return s.containsAll(c); }
    public boolean addAll(Collection<? extends E> c) { return s.addAll(c); }
    public boolean removeAll(Collection<?> c) { return s.removeAll(c); }
    public boolean retainAll(Collection<?> c) { return s.retainAll(c); }
    public Object[] toArray() { return s.toArray(); }
    public <T> T[] toArray(T[] a) { return s.toArray(a); }
    @Override public boolean equals(Object o) { return s.equals(o); }
    @Override public int hashCode() {return s.hashCode(); }
    @Override public String toString() { return s.toString(); }

}

 

• InstrumentedSet은 HashSet의 모든 기능을 정의한 Set 인터페이스를 활용해 설계되어 견고하고 아주 유연하다.
• 임의의 Set에 계측 기능을 덧씌워 새로운 Set으로 만드는 것이 이 클래스의 핵심이다.
• 상속 방식은 구체 클래스 각각을 따로 확장해야 하며, 지원하고 싶은 상위 클래스의 생성자 각각에 대응하는 생성자를 별도로 정의해줘야 한다. 
• 하지만 컴포지션 방식은 한 번만 구현해두면 어떠한 Set 구현체라도 계측할 수 있으며, 기존 생성자들과도 함께 사용할 수 있다.
• 다른 Set 인스턴스를 감싸고(wrap) 있다는 뜻에서 InstrumentedSet 같은 클래스를 래퍼 클래스(Wrapper Class)라고 한다.
• 다른 Set에 계측 기능을 덧씌운다는 뜻에서 데코레이터 패턴(Decorator pattern)이라고 부른다. 
  단, 엄밀히 따지면 래퍼 객체가 내부 객체에 자기 자신의 참조를 넘기는 경우만 위임에 해당한다.
• 래퍼 클래스는 단점이 거의 없지만 래퍼 클래스가 콜백(callback) 프레임워크와는 어울리지 않는다는 점만 주의하자
  • 콜백 프레임워크에서는 자기 자신의 참조를 다른 객체에 넘겨서 다음 호출(콜백) 때 사용하도록 한다.
  • 내부 객체는 자신을 감싸고 있는 래퍼의 존재를 모르니 대신 자신(this)의 참조를 넘기고, 콜백 때는 래퍼가 아닌 내부 객체를 호출하게 되는데, 이를 SELF 문제라고 한다.

 

 

 

그럼 상속(구현 상속)은 언제 해야할 까?

• 상속은 반드시 하위 클래스가 상위 클래스의 '진짜' 하위 타입인 상황에서만 사용되어야 한다.
• 클래스 B가 클래스 A와 is-a 관계일 때만 클래스 A를 상속해야 한다.
• 만약 is-a 관계가 아니라면 A는 B의 필수 구성요소가 아니라 구현하는 방법 중 하나일 뿐이다.

 

 

 

추가) 상속 시 유의해야할 점

• 컴포지션을 써야 할 상황에서 상속을 사용하는 건 내부 구현을 불필요하게 노출하는 것과 같으며,
  그 결과 API가 내부 구현에 묶이고 그 클래스의 성능도 영원히 제한되며, 클라이언트에서 노출된 내부에 직접 접근할 수 있게 된다.
• 최악의 경우, 클라이언트에서 상위 클래스를 직접 수정하여 하위 클래스의 불변식을 해칠 수도 있다.
• 상속은 상위 클래스의 API를 '그 결함까지도' 승계하므로 주의해야 한다.

 

 

 

정리

• 상속은 캡슐화를 해칠 수 있다.
• 상속은 상위 크래스와 하위 클래스가 순수히 is-a관계일 때만 써야한다.
   하위 클래스의 패키지가 상위 클래스와 다르고, 확장성을 고려해 설계되지 않은 경우에 is-a 관계일 때에도 안심할 수는 없다.
• 상속의 취약점을 피하려면 상속 대신 컴포지션과 전달을 사용하자.
• 특히, 래퍼 클래스로 구현할 적당한 인터페이스가 있다면 좋다.