Book/모던자바인액션/ 11장. null 대신 Optional 클래스

10 Mar 2021

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자바로 프로그램을 개발하면서 한 번도 NullPointerException을 겪지 못한 사람은 없을 것이다. Optional을 사용하면 이러한 상황들을 방지할 수 있다.

값이 없는 상황을 어떻게 처리할까?

보수적인 자세로 NullPointerException 줄이기

예기치 않은 NullPointerException을 피하려면 어떻게 해야할까? 다음은 null 확인 코드를 추가해서 NullPointerException을 줄이려는 코드다.

public String getCarInsuranceName(Person person) {
    if (person != null) {
        Car car = person.getCar();
        if (car != null) {
            Insurance insurance = car.getInsurance();
            if (insurance != null) {
                return insurance.getName();
            }
        }
    }
    return "Unknown";
}

위의 메서드에서는 모든 변수가 null인지 의심하므로 변수를 접근할 때마다 중첩된 if가 추가되면서 코드 들여쓰기 수준이 증가한다. 이를 반복하다보면 코드의 구조가 엉망이 되고 가독성도 떨어진다. 다음 코드는 다른 방법으로 이 문제를 해결하는 코드다.

public String getCarInsuranceName(Person person) {
    if (person == null) {
        return "Unknown";
    }
    Car car = person.getCar();
    if (car == null) {
        return "Unknown";
    }
    Insurance insurance = car.getInsurance();
    if (insurance == null) {
        return "Unknown";
    }
    return insurance.getName();
}

위 코드에서는 null 변수가 있으면 즉시 Unknwon을 반환하는 방법으로 중첩 if 블록을 없앴다. 하지만, 이 예제도 그렇게 좋은 코드는 아니다. 메서드에 네 개의 출구가 생겼기 때문에 유지보수가 어려워진다.

null 때문에 발생하는 문제

자바에서 null 참조를 사용하면서 발생할 수 있는 이론적, 실용적 문제를 확인하자.

에러의 근원이다 : NullPointerException은 자바에서 가장 흔히 발생하는 에러다.
코드를 어지럽힌다 : 때로는 중첩된 null 확인 코드를 추가해야 하므로 null 때문에 코드 가독성이 떨어진다.
아무 의미가 없다 : null은 아무 의미도 표현하지 않는다. 특히 정적 형식 언어에서 값이 없음을 표현하는 방법으로는 적저하지 않다.
자바 철학에 위배된다 : 자바는 개발자로부터 모든 포인터를 숨겼다. 하지만 예외가 있는데 그것이 바로 null 포인터이다.
형식 시스템에 구멍을 만든다 : null은 무형식이며 정보를 포함하고 있지 않으므로 모든 참조 형식에 null을 할당할 수 있다.

Optional 클래스 소개

Optional은 선택형값을 캡슐화하는 클래스다. 예를 들어 어떤 사람이 차를 소유하고 있지 않다면 Person 클래스의 car 변수는 null을 가져야 할 것이다. 하지만, 새로운 Optional을 이용할 수 있으므로 null을 할당하는 것이 아니라 변수형을 Optional<Car>로 설정할 수 있다.
값이 있으면 Optional 클래스는 값을 감싼다. 반면, 값이 없으면 Optional.empty 메서드로 Optional을 반환한다. Optional.empty는 Optional의 특별한 싱글턴 인스턴스를 반환하는 정적 팩토리 메서드다.
null 참조와 Optional.empty()는 의미상으론 비슷하지만 실제로는 차이점이 많다. null을 참조하려 하면 NullPointerException이 발생하지만 Optional.empty()는 Optional 객체이므로 이를 다양한 방식으로 활용할 수 있다.

Optional 적용 패턴

이제 Optional을 실제로 어떻게 활용할 수 있는지 알아보자.

Optional 객체 만들기

빈 Optional 정적 팩토리 메서드 Optional.empty로 빈 Optional 객체를 얻을 수 있다.
Optional optCar = Optoinal.empty();
null이 아닌 값으로 Optional 만들기 또는 정적 팩토리 메서드 Optional.of로 null이 아닌 값을 포함하는 Optional을 만들 수 있다. 이제 car가 null이라면 즉시 NullPointerException이 발생한다.
Optional optCar = Optional.of(car);
null값으로 Optional 만들기 마지막으로 정적 팩토리 메서드 Optional.ofNullable로 null값을 지정할 수 있는 Optional을 만들 수 있다. car가 null이면 빈 Optional 객체가 반환된다.
Optional optCar = Optional.ofNullable(car);

맵으로 Optional의 값을 추출하고 변환하기

get 메서드를 이용해서 Optional의 값을 가져올 수 있지만, 만약 Optional이 비어있으면 예외가 발생한다. 이런 유형의 패턴에 사용할 수 있도록 Optional은 map을 지원한다.

Optional<Insurance> optInsurance = Optional.ofNullable(insurance);
Optional<String> name = optInsurance.map(Insurance::getName);

Optional은 값을 포함하면 map의 인수로 제공된 함수가 값을 바꾸고, 비어있으면 아무 일도 일어나지 않는다.

flatMap으로 Optional 객체 연결

map을 사용하는 방법을 배웠으므로 map을 이용해 코드를 재구현할 수 있다.

Optional<Person> optPerson = Optional.of(person);
Optional<String> name = optPerson.map(Person::getCar)
                                 .map(Car::getInstance)
                                 .map(Insurance::getName);

하지만, 안타깝게도 위 코드는 컴파일 되지 않는다. 변수 optPeople의 형식은 Optional이므로 map을 호출할 수 있지만, getCar는 Optional 형식의 객체를 반환한다. 즉, map 연산의 결과는 Optional<Optional> 형식이 되는 것이다. 스트림의 `flatMap`을 이용하면 이러한 문제를 해결할 수 있다. flatMap은 함수를 인수로 받아서 다른 스트림을 반환하는 메서드이다.

String name = person.flatMap(Person::getCar)
                    .flatMap(Car::getInsurance)
                    .map(Insurance::getName)
                    .orElse("Unknown");