[Effective Java 3E] 불필요한 객체 생성을 피하라

💥 개요

똑같은 기능의 객체를 매번 생성하기 보다, 객체 하나를 재 사용하는게 더 나을때가 많습니다. 재사용은 빠르고 세련됐고 불변 객체는 언제든 재사용이 가능합니다.

하지만 아래와 같은 코드는 엄청난 문제가 발생합니다.

   String s = new String("bikini");

이 문장은 실행될 때마다 String 인스턴스를 새로 만듭니다.

하지만 아래의 코드는 새로운 인스턴스를 만드는 대신 하나의 String 인스턴스를 사용합니다. 자바는 문자열을 직접 할당할 시 문자열 상수 풀 내부에 모든값을 저장하기 때문에 같은 가상 머신 안에서 이와 똑같은 문자열 리터럴을 사용하는 모든 코드가 같은 객체를 재사용함이 보장됩니다.

String s="bikini";

ref : https://www.geeksforgeeks.org/string-constant-pool-in-java/

 

👍 정적 팩터리를 제공하는 불변 클래스

정적 팩터리 메서드를 사용해 불필요한 객체 생성을 피할 수 있습니다. 또한 Boolean(String)을 통한 생성자 대신 Boolean.valueOf(String) 팩터리 메서드를 사용하는 것이 좋습니다. 위 생성자는 자바 9에서 deprecated로 지정되었습니다.

생성자는 호출할 때마다 새로운 객체를 만들지만, 팩터리 메서드는 개발하는 방향에 따라 그렇지 않게 설계가 가능합니다. 불변 객체가 아닌 가변 객체라 해도 사용 중에 변경되지 않을 것임을 안다면 재사용할 수도 있습니다.

생성 비용이 아주 비싼 객체도 있는데, 이런 객체는 반복해서 필요하다면 캐싱하여 재사용하는것이 좋습니다.

public class RomanNumerals {
    static boolean isRomanNumeral(String s) {
        return s.matches("^(?=.)M*(C[MD]|D?C{0,3})" +
                "(X[CL]|L?X{0,3})(I[XV]|V?I{0,3})");
    }
}

위 방식의 문제는 String.matches 메서드를 사용한다는 데 있습니다. String.matches는 정규표현식으로 문자열 형태를 확인하는 가장 쉬운 방법이지만, 성능이 중요한 상황에서 반복해 사용하기엔 성능상 문제점이 있습니다. 이 메서드가 만드는 정규표현식용 Pattern 인스턴스는, 한 번 쓰고 버려져서 곧바로 가비지 컬렉션 대상이 되는 문제가 발생합니다. 

 

값비싼 객체를 재사용해 성능을 개선한다.

public class RomanNumerals {
    private static final Pattern ROMAN = Pattern.compile("^(?=.)M*(C[MD]|D?C{0,3})" +
            "(X[CL]|L?X{0,3})(I[XV]|V?I{0,3})");

    static boolean isRomanNumeral(String s) {
        return ROMAN.matcher(s).matches();
    }
}

성능을 개선하려면 필요한 정규표현식을 표현하는 (불변인) Pattern 인스턴스를 클래스 초기화(정적 초기화) 과정에서 직접 생성해 캐싱해두고, 나중에 이 인스턴스를 재사용하는 방법이 있습니다.

추가로, 개선 전에서는 존재조차 몰랐던 Pattern 인스턴스를 static final 필드로 끄집어내고 이름을 지어주어 코드의 의미가 훨씬 잘 드러나는 점이 있고, 성능상 개선 전 후를 비교했을 때 약 6.5배 빨라졌다고 합니다. 자주 쓰이는 api 요청에 해당 메서드가 계속해서 사용된다면 이는 상당한 차이를 보이게 될 것입니다.

오토박싱(auto boxing)

오토박싱은 프로그래머가 기본 타입과 박싱된 기본 타입을 섞어 쓸 때 자동으로 상호 변환해주는 기술입니다. 오토박싱은 기본 타입과 그에 대응하는 박싱된 기본 타입의 구분을 흐려주지만, 완전히 없애주는 것은 아닙니다.

public class Sum {
    private static long sum() {
        Long sum = 0L;
        for (long i = 0; i <= Integer.MAX_VALUE; i++) {
            sum += i;
        }
        return sum;
    }
}

 

위의 코드에서 sum 변수를 long이 아닌 Long으로 선언해서 불필요한 Long 인스턴스가 약 231개나 만들어지게 됩니다.(long 타입인 i가 Long 타입인 sum에 더해질 때마다). 물론 코드는 정상적으로 동작하지만 성능상 엄청나게 느려지게 됩니다.  책에서는 약 10배 정도의 속도차이가 있었다고 합니다. 이 때의 교훈은

박싱된 기본 타입보다는 기본 타입을 사용하고, 의도치 않은 오토박싱이 숨어들지 않도록 주의하자.

입니다.

"객체 생성은 비싸니 피해야 한다"로 오해하면 안됩니다. 프로그램의 명확성, 간결성, 기능을 위해서 객체를 추가로 생성하는 것은 일반적으로 좋은 일입니다.

아주 무거운 객체가 아니면 단순히 객체 생성을 피하고자 객체 풀을 만들면 안됩니다. 보통 db 연결 같은 경우 생성 비용이 비싸니 재사용하는게 낫습니다. 하지만 일반적으로, 자체 객체 풀은 코드를 헷갈리게 만들고 메모리 사용량을 늘리고 성능을 떨어뜨립니다.

요즘 JVM의 가비지 컬렉터는 최적화 되어서 가벼운 객체는 직접 만든 객체 풀 보다 새로 만드는것이 훨씬 빠릅니다.

 

❤️ 스터디 질답 정리

Q. 아래 코드가 더 빠른 이유?
A. 정규 표현식이 pattern.compi1해서 상수로 해뒷는데 , 실제로 자바 컴파일러로 돌리는데 그래서 속도 차이가 발생함
match가 내부적으로 Patturn. compile하면 새로운 Patten 객체를 만드는데, 이 비용이 비싸기 때문입니다.
매번 matches는 정규표현식이 같은 경우에는 캐싱해서 쓰는게 낫습니다.

Q. 왜 원시타입보다 참조타입이 더 비싼가?
A. 원시타입은 값이 원시 타입은 스택 영역에 저장되지만, 참조타입은 스택 영역에 주소값만 저장되고 실제 객체는 힘에 객체가 저장되기 때문입니다.
또한 1ong은 64bits Long은 196bits로 일반적으로 원시타입이 박싱된 타입보다 훨씬 메모리를 많이 차지합니다.

Tip. String new 생성자는 힙 메모리에 개별 객체가 생성
""를 사용하면 string Constant Pool에 저장하고 하나의 객체를 참조

 

Q. 불변객체가 아니면 재사용해도 안전한데, 객체가 불변객체가 아니라면 안전한가?
A. map에서 keyset 메서드를 호출하면 set 걸렉션이 나오는데 그럼 다시 맵에 다른 key를 넣으면 반영이 된다.

¥어댑터 패턴 공부해서 설명하기

Q. 방어적 복사란 무엇인가?
A. 객체의 주소를 복사하지 않고 객체의 내부 값을 참조하여 복사

Q. 깊은복사, 얕은복사, 방어적 복사란?
https://ttl-blog.tistory.com/1206