불변 클래스

• 그 인스턴스의 내부 값을 수정할 수 없는 클래스
• 불변 클래스는 가변 클래스보다 설계하고 구현하기 쉬우며, 오류가 생길 여지도 적고 훨씬 안전함

클래스를 불변으로 만들기 위한 규칙

1. 객체의 상태를 변경하는 메서드를 제공하지 않는다.
2. 클래스를 확장할 수 없도록 한다. (ex. 클래스를 final로 선언)
3. 모든 필드를 final로 선언한다.
4. 모든 필드를 private으로 선언한다.
5. 자신 외에는 내부의 가변 컴포넌트에 접근할 수 없도록 한다.

불변 클래스 예시 및 장점

public final class Complex {
  private final double re; // 실수
  private final double im; // 허수

  public Complex(double re, double im) {
    this.re = re;
    this.im = im;
  }

  public double realPart() {
    return re;
  }

  public double imaginaryPart() {
    return im;
  }

  public Complex plus(Complex c) {
    return new Complex(re - c.re, im - c.im);
  }

  public Complex times(Complex c) {
    return new Complex(re * c.re - im * c.im, re * c.im + im * c.re);
  }

  public Complex dividedBy(Complex c) {
    double tmp = c.re * c.re + c.im * c.im;
    return new Complex((re * c.re + im * c.im) / tmp,
                       (im * c.re - re * c.im) / tmp);
  }

  @Override
  public boolean equals(Object o) {
    if (this == o) return true;
    if (!(o instanceof Complex)) return false;
    Complex complex = (Complex) o;
    return Double.compare(complex.re, re) == 0 && Double.compare(complex.im, im) == 0;
  }

  @Override
  public int hashCode() {
    return 31 * Double.hashCode(re) + Double.hashCode(im);
  }

  @Override
  public String toString() {
    return "(" + re +" + " + im +"i)";
  }
}

• 사칙 연산 메서드들이 인스턴스 자신은 수정하지 않고 새로운 Complex 인스턴스를 만들어 반환하고 있음 → 함수형 프로그래밍

• 메서드 이름을 add대신 plus를 사용하여 해당 메서드가 객체의 값을 변경하지 않는다는 것을 강조

• 불변 객체는 근본적으로 스레드 안전하여 따로 동기화할 필요가 없음. → 불변 객체는 안심하고 공유할 수 있다!

• 불변 클래스에서 자주 사용되는 인스턴스는 캐싱해 재활용하는 것이 좋음

  public static final Complex ZERO = new Complex(0, 0);
  public static final Complex ONE = new Complex(1, 0);
  public static final Complex I = new Complex(0, 1);
  

• 불변 클래스는 복사를 해도 똑같으므로 clone 메서드나 복사 생성자를 제공하지 않는 게 좋음

  • String클래스의 복사 생성자는 이 사실을 이해하지 못한 시점에 만들어진 것으로, 되도록 사용하지 말자 (String은 이미 불변)

• 불변 객체는 자유롭게 공유할 수 있고 불변 객체끼리는 내부 데이터를 공유할 수 있음