[Java] Optional 로 null 처리

Optional

1. Null 의 늪

• null 개념은 1965년 Tony Hoare라는 영국의 컴퓨터 과학자에 의해서 처음 고안되었다.
• 존재하지 않는 값 을 표현할 수 있는 가장 편리한 방법이 null 참조라고 생각했다고 한다.
• 하지만 나중에 그는 그당시 자신의 생각이 "10억불 짜리 큰 실수" 였고, null 참조를 만든 것을 후회한다고 함.

2. NPE(NullPointerException)

• null 참조로 인해 자바 개발자들이 가장 골치아프게 겪는 문제는 널 포인터 예외(NPE) 이다.

• NPE는 코드베이스 곳곳에 깔려있는 지뢰같은 녀석이다. 컴파일 타임에서는 조용히 잠복했다가 런타임 때 터지기 때문이다.

  /* 주문을 한 회원이 살고 있는 도시를 반환한다 */
   public String getCityOfMemberFromOrder(Order order) {
       return order.getMember().getAddress().getCity();
       }

  위코드는

  order 파라미터에 null값이 넘어옴

  order.getMemeber() 의 결과가 null 임

  order.getMember().getAddress() 의 결과가 null 임

  order.getMember().getAddress().getCity() 의 결과가 null 임

  위 네 가지 경우 모두 NPE의 위험을 전파시키는 포인트들 이다. 호출부에서 null을 처리해주지 않으면 NPE를 발생시킬 수 있다.

JAVA8 이전의 NPE 방어 패턴

JAVA8 이전에는 아래 코드 처럼 NPE를 막기위해 null 체크를 항상 해주어 코드 스타일이 매우 난잡하다.

중첩 null 체크하기

    public String getCityOfMemberFromOrder(Order order) {
            if (order != null) {
              Member member = order.getMember();
              if (member != null) {
                Address address = member.getAddress();
                if (address != null) {
                  String city = address.getCity();
                  if (city != null) {
                    return city;
                  }
                }
              }
            }
            return "Seoul"; // default
           }     

모든 단계마다 null이 반환되지 않을지 의심하면서 null 체크를 합니다. 들여쓰기 때문에 코드를 읽기가 매우 어려우며 핵심 비즈니스 파악이 쉽지 않습니다.

Optional

Optional는 "존재할 수도 있지만 안 할 수도 있는 객체" 즉 "null이 될 수도 있는 객체" 를 감싸고 있는 일종의 래퍼 클래스 입니다.

원소가 없거나 최대 하나 밖에 없는 Collection 이나 Stream으로 생각해도 된다. 직접 다루기에 위험하고 까다로운 null을 담을 수 있는 특수한

그릇으로 생각하면 이해하기 쉽다.

Optional 의 효과

• NPE를 유발할 수 있는 null을 직접 다루지 않아도 된다.
• 수고롭게 null 체크를 직접 하지 않아도 된다.
• 명시적으로 해당 변수가 null 일 수도 있다는 가능성을 표현 할 수 있습니다.(따라서 불 필요한 방어 로직을 줄일 수 있습니다.)

Optional 사용하기

제네릭을 제공하기 때문에 변수를 선언할 때 명기한 타입 파라미터에 따라서 감쌀 수 있는 객체의 타입이 결정된다.

변수명은 그냥 클래스의 이름을 사용하기도 하지만 "maybe"나 "opt"와 같은 접두어를 붙여서 Optional 타입의 변수라는 것을 명확히 나타냄

Optional 객체 내에 값이 있는지 확인하기 위해 isPresent() 메소드를 사용할 수 있다.

Optional 변수 선언하기

Optional 클래스는 간편하게 객체를 생성 할 수 있도록 3가지 정적 팩토리 메소드를 제공합니다.

Optional.empty()

null을 담고 있는, 한 마디로 비어있는 Optional 객체를 얻어옵니다. 이 비어있는 객체는 Optional 내부적으로 미리 생성해놓은 싱글턴 인스턴스입니다.

Optional<FileMove> optFileMove = Optional.empty();

Optional.of(value)

null이 아닌 객체를 담고 있는 Optional 객체를 생성합니다. null이 넘어올 경우, NPE를 던지기 때문에 주의해서 사용해야 한다.

 Optional<FileMove> optFileMove = Optional.of(file);

Optional.ofNullable(value)

null인지 아닌지 확신할 수 없는 객체를 담고 있는 Optional 객체를 생성합니다. Optional.empty()와 Optional.ofNullable(value)를 합쳐놓은

메소드라고 생각하시면 됩니다. null이 넘어올 경우, NPE를 던지지 않고 Optional.empty() 와 동일하게 비어있는 Optional 객체를 얻어옵니다.

해당 객체가 null인지 아닌지 자신이 없는 상황에서는 이 메소드를 사용해야 한다.

Optional<FileMove> optFileMove = Optional.ofNullable(file);
Optional<FileMove> optNotFileMove = Optional.ofNullable(null);

Optional 이 담고 있는 객체 접근

Optional 클래스는 담고 있는 객체를 꺼내오기 위해서 다양한 인스턴스 메소드를 제공한다. 아래 메소드들은 모두 Optional 이 담고 있는 객체가

존재할 경우 동일하게 해당 값을 반환합니다. 반면에 Optional이 비어 있는 경우(즉, null을 담고 있는 경우), 다르게 동작합니다. 따라서 비어있는

Optional에 대해서 다르게 작동하는 부분만 설명 드리겠습니다.

• get()

  비어있는 Optinal 객체에 대해서, NoSuchElementException 을 던집니다.

• orElse(T other)

  비어있는 Optional 객체에 대해서, 넘어온 인자를 반환합니다.

• orElseGet(Supplier<? extends T> other)

  비어있는 Optional 객체에 대해서, 넘어온 함수형 인자를 통해 생성된 객체를 반환합니다. orElse(T other)의 게으른 버전. 비어있는 경우에만

  함수가 호출되기 때문에 orElse(T other) 대비 성능상 이점을 기대할 수 있다.

• orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier)

  비어있는 Optional 객체에 대해서, 넘어온 함수형 인자를 통해 생성된 예외를 던집니다.

isPresent(), isEmpty()

메소드에서 반환된 Optional 객체가 있거나 직접 생성한 경우 isPresent() 메소드를 사용하여 값이 있는지 확인.

Optional<FileMove> optOf = Optional.of(file);
assertTrue(optFileMove.isPresent());

Optional<FileMove> optOfNullable = Optional.ofNullable(null);
assertFalse(optOfNullable.isPresent());

ifPresent()

ifPresent() 메소드를 사용하면 null이 아닌 경우의 코드를 실행할 수 있다.

if(file != null) {
    System.out.println(file.length());
 }

위 코드는 내부 로직을 수행하기 전 file 변수가 null 인지 확인합니다. 이 방법은 오류가 발생하기 쉬운데 변수를 선언한 다음에 변수에 대한

null 검사를 수행하는 것을 잊어버릴 수 있다. 따라서 아래와 같은 코드는 입력 데이터 체크에 대한 프로그래밍 적인 문제로 NPE를 발생시킬 수 있다.

Optional<FileMove> optOf = Optional.of(file);
optOf.ifPresent(name -> System.out.println(name.length());

위와 같은 코드로 Optional의 좋은 프로그래밍 관행을 유지하면서 nullable 값을 명시적으로 처리할 수 있다.

Optional을 정확히 이해하고 제대로 사용할 수 있는 개발자라면 아래와 같이 한 줄의 코드로 작성 할 수 있어야 한다. 다시말해서 기존의 조건문으로 null을 대하던 생각을 함수형 사고로 완전히 새롭게 바꿔야 한다.

int length = Optional.ofNullable(getFile()).map(String::length).orElse(0);

참고문서

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https://www.daleseo.com/java8-optional-after/