Java Optional을 이해하고 활용하자
개발을 하다보면 가장 많이 발생하는 예외 중 하나가 바로 NPE(Null Pointer Exception)입니다. 오늘은 자바에서 NPE를 회피하는 효과적인 방법을 제공하는 Optional 클래스에 대해 알아보돌 하겠습니다.
Optional이란?
- Optional은 Java 8에서 도입된 클래스로, Null Pointer Exception을 방지하고, Null을 보다 명확하게 처리하도록 돕는 기능을 제공합니다.
- Optional은 java.util 패키지에 포함되어 있는 클래스입니다. 이 클래스의 주 목적은 Null이 될 수 있는 객체를 감싸는 데에 있습니다.
- 값이 Null일 가능성이 있는 객체를 직접 다루는 대신, Optional 객체를 통해 간접적으로 다루게 합니다. 이렇게 함으로써 Optional은 개발자가 의도치 않은 Null Pointer Exception에 대한 방어적인 코딩을 할 수 있게 돕습니다.
Optional의 장점
1. 명확한 의도의 표현
- Optional은 메서드가 결과를 반환하지 않을 수 있다는 것을 명확하게 표현합니다. 즉, Optional을 사용하면 Null을 반환하는 것이 아니라, 비어있는 Optional을 반환하는 것이 가능해집니다.
2. Null Pointer Exception 방지
- Optional은 Null 값을 직접 다루는 것이 아니라 감싸서 다루므로, NullPointerException을 방지할 수 있습니다.
Optional 사용 방법
Optional 생성하기
Optional 객체를 생성하는 방법은 간단합니다.
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Optional<String> optional = Optional.of("Hello World");
위 코드는 “Hello World”라는 문자열을 가진 Optional 객체를 생성합니다.
그런데 만약 Null 값을 가진 Optional 객체를 생성하려면 어떻게 해야 할까요? 그 경우에는 Optional.empty() 메서드를 사용합니다.
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Optional<String> optional = Optional.empty();
이는 빈 Optional 객체를 생성하는 코드입니다.
또한 Null이 될 수 있는 값을 Optional 객체로 감싸려면 Optional.ofNullable() 메서드를 사용합니다.
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String str = null;
Optional<String> optional = Optional.ofNullable(str);
위 코드는 Null 값을 가진 Optional 객체를 생성합니다.
Optional 값 접근하기
Optional 객체의 값을 얻으려면 get() 메서드를 사용합니다.
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Optional<String> optional = Optional.of("Hello World");
String value = optional.get(); // "Hello World"
하지만 만약 Optional 객체가 비어 있으면 get() 메서드는 NoSuchElementException을 던집니다. 따라서 get() 메서드를 호출하기 전에 isPresent() 메서드를 사용하여 Optional 객체가 값이 있는지 확인해야 합니다.
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Optional<String> optional = Optional.of("Hello World");
if (optional.isPresent()) {
String value = optional.get(); // "Hello World"
}
그런데 이 방법은 여전히 Null 확인 로직을 직접 다루게 합니다. 그 대신 Optional에서 제공하는 orElse() 메서드를 사용하여 Optional 객체가 비어 있을 때의 기본 값을 설정할 수 있습니다.
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Optional<String> optional = Optional.empty();
String value = optional.orElse("Default Value"); // "Default Value"
Optional의 더 많은 기능들
ifPresent()
ifPresent() 메서드는 값이 존재하는 경우에만 주어진 작업을 실행하는 메서드입니다. 이 메서드는 매개변수로 Consumer 함수형 인터페이스를 받습니다.
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Optional<String> optional = Optional.of("Hello World");
optional.ifPresent(value -> System.out.println(value)); // "Hello World"
orElseGet()
orElseGet() 메서드는 Optional 객체가 비어있을 때 실행할 Supplier 함수형 인터페이스를 인자로 받습니다. 이 메서드는 orElse() 메서드와 비슷하지만, 기본값을 동적으로 생성할 수 있다는 점에서 차이가 있습니다.
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Optional<String> optional = Optional.empty();
String value = optional.orElseGet(() -> "Default Value"); // "Default Value"
`orElse()`와 `orElseGet()`의 차이
orElse()와orElseGet()은 모두 Java의 Optional 클래스에 포함된 메서드로, Optional 객체가 비어있는 경우에 대한 대체 값을 제공합니다. 하지만 두 메서드는 사용 방식에 약간의 차이가 있습니다.orElse()
orElse()메서드는 인수로 받은 값을 반환합니다. 이 인수는 Optional 객체가 비어있는지 여부와 상관없이 항상 계산됩니다. 따라서 이 인수는 CPU 또는 메모리 자원을 많이 사용하는 “무거운” 연산이 아닐 때 사용하는 것이 좋습니다.
위의 코드에서
expensiveOperation()은 Optional 객체가 비어있는지 여부에 관계없이 항상 실행됩니다.orElseGet()
반면에,
orElseGet()메서드는 인수로 받은 Supplier를 호출하여 그 결과를 반환합니다. 이 Supplier는 Optional 객체가 비어 있을 때만 실행되므로, CPU 또는 메모리 자원을 많이 사용하는 “무거운” 연산을 실행할 때 사용하는 것이 좋습니다.
위의 코드에서
expensiveOperation()은 Optional 객체가 비어 있을 때만 실행됩니다.따라서
orElse()와orElseGet()의 주된 차이점은 비어있는 Optional 객체에 대한 대체 값을 언제 계산하느냐에 있습니다.orElse()는 항상 계산하고,orElseGet()은 필요할 때만 계산합니다.
orElseThrow()
orElseThrow() 메서드는 Optional 객체가 비어있을 때 예외를 발생시키는 메서드입니다. 이 메서드는 orElseGet() 메서드와 비슷하지만, 비어있는 경우 Supplier 함수형 인터페이스에 의해 제공되는 예외를 던집니다.
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Optional<String> optional = Optional.empty();
String value = optional.orElseThrow(() -> new IllegalArgumentException("Optional is empty"));
filter(), map(), flatMap()
Optional 클래스는 filter(), map(), flatMap() 등의 메서드를 제공하여 Optional 객체를 더 유연하게 다룰 수 있습니다. 이들 메서드는 Stream 인터페이스의 동일한 메서드와 비슷한 동작을 합니다.
filter() 메서드는 Predicate 함수형 인터페이스를 인자로 받아 Optional 객체의 값을 테스트하고, 테스트를 통과하는 값만을 포함하는 새로운 Optional 객체를 반환합니다.
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Optional<String> optional = Optional.of("Hello World");
Optional<String> filtered = optional.filter(value -> value.length() > 10); // Optional["Hello World"]
map() 메서드는 Function 함수형 인터페이스를 인자로 받아 Optional 객체의 값을 변환하고, 그 결과를 포함하는 새로운 Optional 객체를 반환합니다.
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Optional<String> optional = Optional.of("Hello World");
Optional<Integer> mapped = optional.map(String::length); // Optional[11]
flatMap() 메서드는 Function 함수형 인터페이스를 인자로 받아 Optional 객체의 값을 변환하고, 그 결과를 포함하는 새로운 Optional 객체를 반환합니다. 이 메서드는 map() 메서드와 비슷하지만, 변환 함수의 결과가 Optional인 경우에 유용합니다.
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Optional<String> optional = Optional.of("Hello World");
Optional<Optional<String>> mapped = optional.map(value -> Optional.of(value.toLowerCase())); // Optional[Optional["hello world"]]
Optional<String> flatMapped = optional.flatMap(value -> Optional.of(value.toLowerCase())); // Optional["hello world"]
Optional 사용 시 주의사항
Java의 Optional 클래스는 null 값을 안전하게 처리하는 데 도움이 되는 강력한 도구이지만, 모든 상황에 적합한 것은 아닙니다. 대표적인 경우가 Optional 객체 자체가 null 인 경우입니다. 마지막으로 이와같은 Optional 사용에 대한 주요 고려 사항을 알려드리겠습니다.
- Optional이 null이 될 수 있는 경우
- 아이러니하게도,
Optional객체 자체가 null이 될 수 있습니다. 이러한 상황은 피해야 합니다.Optional을 사용하는 주요 목적이 null 참조를 피하는 것이기 때문입니다.
- 아이러니하게도,
- 필드로서의 Optional
- 일반적으로 클래스 필드로서
Optional을 사용하는 것은 권장되지 않습니다.Optional은 반환 타입으로 사용되거나 메소드 인자로 사용될 수 있지만, 필드에Optional을 사용하면 메모리 사용량이 증가하고, 직렬화 문제가 발생할 수 있습니다.
- 일반적으로 클래스 필드로서
- 컬렉션과 배열에 대한 Optional
- 컬렉션, 배열 또는 스트림에서
Optional을 사용하는 것은 일반적으로 불필요합니다. 이러한 타입들은 이미 “empty” 상태를 가질 수 있으므로,Optional을 사용하여 이를 표현하는 것은 복잡성을 불필요하게 증가시킵니다.
- 컬렉션, 배열 또는 스트림에서
- 비용과 성능
Optional객체의 생성과 처리는 일정량의 오버헤드를 가집니다. 대부분의 경우, 이 오버헤드는 무시할 만큼 작지만, 성능이 매우 중요한 상황에서는 고려해야 할 요소입니다.
- Optional 체이닝
Optional메소드를 체이닝하는 것은 코드를 간결하게 만들 수 있지만, 복잡한 체이닝은 가독성을 해칠 수 있습니다.
- null 반환
Optional을 사용하는 주요 목적 중 하나는 null을 반환하는 것을 피하는 것입니다. 그러나Optional메소드 중 하나인orElse(null)은 결국 null을 반환하게 됩니다. 이러한 사용은Optional의 목적에 반하는 것으로 볼 수 있습니다.
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