클래스와 멤버의 접근 권한을 최소화하라

잘 설계된 컴포넌트를 결정하는 요소는 클래스 내부 데이터와 내부 구현 정보를 외부 컴포넌트로부터 얼마나 잘 숨겼느냐다. 잘 설계된 컴포넌트는 모든 내부 구현을 완벽히 숨겨, 구현과 API를 깔끔히 분리한다. 오직 API를 통해서만 다른 컴포넌트와 소통하며 서로의 내부 동작 방식에는 전혀 개의치 않는다. 정보 은닉, 혹은 캡슐화의 개념은 소프트웨어 설계의 근간이 되는 원리다.

정보 은닉의 장점Permalink

• 시스템 개발 속도를 높인다. 여러 컴포넌트를 병렬로 개발할 수 있기 때문.
• 시스템 관리 비용을 낮춘다. 각 컴포넌트를 더 빨리 파악하여 디버깅할 수 있고, 다른 컴포넌트로 교체하는 부담도 적기 때문.
• 정보 은닉 자체가 성능을 높여주지는 않지만, 성능 최적화에 도움을 준다. 완성된 시스템을 프로파일링해 최적화할 컴포넌트를 정한 다음, 다른 컴포넌트에 영향을 주지 않고 해당 컴포넌트만 최적화할 수 있기 때문.
• 소프트웨어 재사용성을 높인다. 외부에 거의 의존하지 않고 독자적으로 동작할 수 있는 컴포넌트라면 그 컴포넌트와 함께 개발되지 않은 낯선 환경에서도 유용하게 쓰일 가능성이 크기 때문.
• 큰 시스템을 제작하는 난이도를 낮춰준다. 시스템 전체가 아직 완성되지 않은 상태에서도 개별 컴포넌트의 동작을 검증할 수 있기 때문.

접근 제한자를 제대로 활용하자Permalink

접근 제한자를 제대로 활용하는 것이 정보 은닉의 핵심이다.
모든 클래스와 멤버의 접근성을 가능한 한 좁혀야 한다. 톱레벨 클래스와 인터페이스에 부여할 수 있는 접근 수준은 package-private와 public 두 가지다. 톱 레벨 클래스나 인터페이스를 public으로 선언하면 공개 API가 되며, package-private으로 선언하면 해당 패키지 안에서만 이용할 수 있다. 패키지 외부에서 쓸 이유가 없다면 package-private으로 선언하자.

한 클래스에서만 사용하는 package-private 톱레벨 클래스나 인터페이스는 이를 사용하는 클래스 안에 private static으로 중첩시켜보자. 톱레벨로 두면 같은 패키지의 모든 클래스가 접근할 수 있지만, private staic으로 중첩시키면 바깥 클래스 하나에서만 접근할 수 있다.
public일 필요가 없는 클래스의 접근 수준을 package-private 톱레벨 클래스로 좁히자. public 클래스는 그 패키지의 API인 반면, package-private 톱레벨 클래스는 내부 구현에 속하기 때문이다.

private과 package-private 멤버는 모두 해당 클래스의 구현에 해당하므로 보통은 공개 API에 영향을 주지 않는다. 단, Serializable을 구현한 클래스에서는 그 필드들도 의도치 않게 공개 API가 될 수도 있다.

public 클래스의 package-private 멤버를 protected로 바꾸는 순간 그 멤버에 접근할 수 있는 대상 범위가 엄청 넓어진다. public 클래스의 protected 멤버는 공개 API이므로 영원히 지원돼야 한다. 또한 내부 동작방식을 API 문서에 적어 공개해야 할 수도 있다. 따라서 protected 멤버의 수는 적을 수록 좋다.

멤버 접근성과 리스코프 치환 원칙Permalink

상위 클래스의 메서드를 재정의할 때는 그 접근 수준을 상위 클래스에서보다 좁게 설정할 수 없다. 이 제약은 리스코프 치환 원칙을 지키기 위해 필요하다. 이 규칙을 어기면 하위 클래스를 컴파일할 때 컴파일 오류가 난다. 클래스가 인터페이스를 구현하는 건 이 규칙의 특별한 예로 볼 수 있고, 이때 클래스는 인터페이스가 정의한 모든 메서드를 public으로 선언해야 한다.

• 리스코프 치환 원칙 : 상위 클래스의 인스턴스는 하위 클래스의 인스턴스로 대체해 사용할 수 있어야 한다.

public 클래스의 인스턴스 필드Permalink

public 클래스의 인스턴스 필드는 되도록 public이 아니어야 한다.
필드가 가변 객체를 참조하거나, final이 아닌 인스턴스 필드를 public 으로 선언하면 그 필드에 담을 수 있는 값을 제한할 힘을 잃게 된다. 그 필드와 관련된 모든 것은 불변식을 보장할 수 없게 된다. 여기에 더해 필드가 수정될 때 락 획득 같은 다른 작업을 할 수 없게 되므로 public 가변 필드를 갖는 클래스는 일반적으로 스레드 안전하지 않다.

정적 필드Permalink

해당 클래스가 표현하는 추상 개념을 완성하는 데 꼭 필요한 구성요소로써의 상수라면 public static final 필드로 공개해도 좋다. 이런 필드는 반드시 기본 타입 값이나 불변 객체를 참조해야 한다.

정적 배열 필드Permalink

// 보안 허점이 숨어 있다.
public static final Thing[] VALUES = { ... };

길이가 0이 아닌 배열은 모두 변경 가능하니 주의하자. 따라서 클래스에서 public static final 배열 필드를 두거나 이 필드를 반환하는 접근자 메서드를 제공해서는 안된다. 아래 방식을 사용하자.

public 배열을 private으로 만들고 불변 리스트를 추가Permalink

private static final Thing[] PRIVATE_VALUES = { ... };
public static final List<Thing> VALUES = 
    Collections.unmodifiableList(Arrays.asList(PRIVATE_VALUES));

배열을 private으로 만들고 복사본을 반환(방어적 복사)Permalink

private static final Thing[] PRIVATE_VALUES = { ... };
public static final Thing[] values() {
    return PRIVATE_VALUES.clone();
}

자바 9 모듈 시스템Permalink

자바 9 모듈 시스템이 도입되면서 두 가지 암묵적 접근 수준이 추가되었다. 패키지가 클래스들의 묶음이듯, 모듈은 패키지들의 묶음이다. 모듈은 자신에 속하는 패키지 중 공개할 것들을 선언한다. protected 혹은 public 멤버라도 해당 패키지를 공개하지 않았다면 모듈 외부에서는 접근할 수 없다.
모듈 시스템을 활용하면 클래스를 외부에 공개하지 않으면서도 같은 모듈을 이루는 패키지 사이에서는 자유롭게 공유할 수 있다.
암묵적 접근 수준들은 이 숨겨진 패키지 안에 있는 public 클래스의 public 혹은 protected 멤버와 관련이 있다. 각각 public, protected 수준과 같으나, 그 효과가 모듈 내부로 한정되는 변종인 것이다.

주의사항Permalink

모듈의 JAR 파일을 자신의 모듈 경로가 아닌 애플리케이션의 클래스패스에 두면 그 모듈 안의 모든 패키지는 마치 모듈이 없는 것처럼 행동한다. 즉, 모듈이 공개했는지 여부와 상관없이, public 클래스가 선언한 모든 public 혹은 protected 멤버를 모듈 밖에서도 접근할 수 있게 된다.
이 접근수준을 활용한 대표적인 예로 JDK가 있다. 자바 라이브러리에서 공개하지 않은 패키지들은 해당 모듈 밖에서는 절대로 접근할 수 없다.

프로그램 요소의 접근성은 가능한 한 최소한으로 하라. 꼭 필요한 것만 골라 최소한의 pulbic API를 설계하자. public 클래스는 상수용 public static final 필드 외에는 어떠한 public 필드도 가져서는 안 된다.