[아이템 24] 멤버 클래스는 되도록 static으로 만들라

아이템 24 멤버 클래스는 되도록 static으로 만들라

중첩 클래스는 자신을 감싼 바깥 클래스에서만 쓰여야 한다.
그 외의 쓰임새가 있다면 톱레벨 클래스로 만들어야 한다.

중첩 클래스의 종류는 다음과 같다.

• 정적 멤버 클래스
• (비정적) 멤버 클래스
• 익명 클래스
• 지역 클래스

이중 정적 멤버 클래스를 제외한 클래스를 내부 클래스(inner class)라고 부른다.

정적 멤버 클래스

정적 멤버 클래스는 바깥 클래스의 private 멤버에도 접근할 수 있는 점만이 일반클래스와 다른점이다.

정적 멤버 클래스는 바깥 클래스와 함께 쓰이는 public 도우미 클래스로 쓰인다.

public class Calculator {

    public enum Operator {
        PLUS("+", (x, y) -> x + y),
        MINUS("-", (x, y) -> x - y);

        private final String token;
        private final Strategy strategy;

        Operator(String token, Strategy strategy) {
            this.token = token;
            this.strategy = strategy;
        }

        public double operate(double x, double y) {
            return this.strategy.operate(x, y);
        }

        private interface Strategy {
            double operate(double x, double y);
        }
    }

}

정적 멤버 클래스와 접근제어자

private 정적 멤버 클래스는 바깥 클래스가 표현하는 객체의 한 부분(구성요소, *멤버변수를 의미하는 것 같다.)을 나타낼 때 쓴다.

public 이거나 protected 라면 정적으로 만들지 아닐지에 대해 신중해야 한다.
이미 릴리즈된 비정적 클래스를 추후 버전에서 정적으로 만들게 된다면 하위 호환성이 깨지게 된다.

비정적 멤버 클래스

구문상의 차이는 static이 붙어 있는가의 차이지만, 의미상의 차이는 비정적 멤버 클래스의 인스턴스가 바깥 클래스의 인스턴스와 연결된다는 점에 있다.
그래서 다음과 같이 정규화된 this를 이용하여 바깥 인스턴스의 인스턴스 메서드를 호출 할 수 있다.

public class NestedNonStaticExample {

    private final String name;

    public NestedNonStaticExample(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        // 비정적 멤버 클래스와 바깥 클래스의 관계가 확립되는 부분
        NonStaticClass nonStaticClass = new NonStaticClass("nonStatic : ");
        return nonStaticClass.getNameWithOuter();
    }

    private class NonStaticClass {
        private final String nonStaticName;

        public NonStaticClass(String nonStaticName) {
            this.nonStaticName = nonStaticName;
        }

        public String getNameWithOuter() {
            // 정규화된 this 를 이용해서 바깥 클래스의 인스턴스 메서드를 사용할 수 있다.
            return nonStaticName + NestedNonStaticExample.this.getName();
        }
    }
}

만약 개념상 이러한 중첩 클래스(nested class)가 바깥 인스턴스와 독립적으로 존재할 수 있다면 정적으로 만들어 주는것이 옳다.
바깥 인스턴스없이 비정적 멤버 클래스를 생성 할 수 없기때문이다.

대게 비정적 멤버 클래스는 바깥 클래스의 인스턴스 메소드에서 인스턴스화 되며 그 관계가 확립이 된다.
드물게 바깥 클래스의 인스턴스.new 비정적클래스를 통해 생성하기도 하나, 이는 비용과 생성시간 측면에서 좋지 못하다.

public class NestedNonStaticExample {

    private final String name;

    public NestedNonStaticExample(String name) {
        this.name = name;
    }

    ...

    public class NonStaticPublicClass{

    }
}

위와 같은 경우

NestedNonStaticExample nestedNonStaticExample = new NestedNonStaticExample("name");
nestedNonStaticExample.new NonStaticPublicClass();

이렇게 생성할 수 있지만 되도록 피하도록 하자.

비정적 멤버 클래스는 어댑터의 역할을 정의할 때 자주 쓰인다.
Map의 keySet 과 같은 뷰의 역할을 하는 인스턴스처럼 보이게 하는 것처럼!

결론

멤버 클래스에서 바깥 인스턴스에 접근할 일이 없다면 무조건 static을 붙여서 정적 멤버 클래스로 만들자.

static 을 생략하면 바깥 인스턴스로의 숨은 외부 참조를 갖게 되고 심각한 경우 GC가 바깥 인스턴스를 수거하지 못하는 경우가 발생한다. (메모리 누수)

익명 클래스

익명 클래스는 바깥 클래스의 멤버가 아니다.
왜냐하면 사용되는 시점에 인스턴스화 되고, 어디서든 만들 수 있기 때문이다.

또한 익명 클래스는 비정적인 문맥에서만 사용될 때 바깥 클래스의 인스턴스를 참조할 수 있다.

public class AnonymousExample {
    private double x;
    private double y;


    public double operate() {
        Operator operator = new Operator() {
            @Override
            public double plus() {
                System.out.printf("%f + %f = %f\n", x, y, x + y);
                return x + y;
            }

            @Override
            public double minus() {
                System.out.printf("%f - %f = %f\n", x, y, x - y);
                return x - y;
            }
        };
        
        return operator.plus();
    }
}

interface Operator {
    double plus();

    double minus();
}

그리고 익명 클래스는 상수 정적 변수(static final)외에는 정적 변수를 가질 수 없다.

제약

• 선언한 지점에서만 인스턴스를 만들수 있다.
• instanceof 검사, 클래스의 이름이 필요한 작업을 수행할 수 없다.
• 여러 인터페이스를 구현할 수 없다.
  • 구현한 익명클래스는 다른 클래스를 상속할 수 없다.
• 익명 클래스를 사용하는 클라이언트는 사용하는 익명 클래스가 상위 타입에서 상속한 멤버 외에는 호출할 수 없다.
  • 모르겠다. 상위 타입에서 상속한 멤버 외에 해당하는 부분이 어떠한 것인지.
• 표현식 중간에 등장하기 때문에 10줄이 넘어가면 가독성이 나빠진다.

사용

• 람다(자바7)등장 이전에는 작은 함수 객체나 처리객체 구현에 사용되었다.
  • 람다를 쓰자.
• 정적 팩토리 메서드를 구현할 때 사용되기도 한다.

지역 클래스

지역 클래스는 지역변수를 선언할 수 있는 곳이라면 어디서든 선언할 수 있다.
그에 따라 유효 범위도 지역변수와 같다.

다른 중첩 클래스들의 공통점을 하나씩 가지고 있는데

• 멤버 클래스처럼 이름을 가질 수 있고 반복해서 사용할 수 있다.
• 비정적 문맥에서 사용될 때만 바깥 인스턴스를 참조할 수 있다.
• 정적 멤버는 가질 수 없으며, 가독성을 위해 짧게(10줄이하)로 작성되어야 한다.

public class LocalExample {
    private int number;

    public LocalExample(int number) {
        this.number = number;
    }

    public void foo() {
        // 지역변수처럼 선언해서 사용할 수 있다.
        class LocalClass {
            private String name;

            public LocalClass(String name) {
                this.name = name;
            }

            public void print() {
                // 비정적 문맥에선 바깥 인스턴스를 참조 할 수 있다.
                System.out.println(number + name);
            }

        }

        LocalClass localClass = new LocalClass("local");

        localClass.print();
    }
}

중첩 클래스가 한 메서드 안에서만 사용되며 해당 인스턴스를 생성하는 지점이 단 한곳이고 해당 타입으로 쓰기에 적합한 클래스나 인터페이스가 있다면 익명클래스로 만들고, 아니면 지역 클래스로 만들자.