Optional 과 null 에 대해 ⌥␀

런타임에서 발생하는 NullPointException 방어를 위해 만들어둔 로직체크는 코드의 가독성과 유지 보수성이 떨어진다. 어떻게 null 을 다루면 좋을 지에 대한 해결책을 함수형 언어에서 찾았다. 함수형 언어는 존재하지 않을 수도 있는 값에 대한 별도의 타입을 가지고 있다. 개발자들은 여러가지 API 를 통해 간접적으로 값에 접근할 수 있다. 자바는 함수형 언어로부터 영감을 받아 자바 8에 처음 Optional 이 도입 되었다.

Optional?

값이 존재할 수도, 존재하지 않을 수도 있는 값을 포장한 객체

Null 이 될 가능성을 가진 값을 객체로 감싸는 래퍼 클래스다. 즉, Optional 에 포장된 객체는 하나의 원소 혹은 Null 원소가 되는 것을 뜻한다. Null 을 직접 다루면 위험한 상황이 발생하거나 굉장히 까다롭다. 이를 Optional 객체에 포장함으로써 유연한 처리가 가능해 진다. Null 을 Optional 에 포장하게 되면 Null 을 값으로 보고 로직을 구현할 수 있다.

Null 을 직접 다루면 생기는 위험한 상황의 예시다.

public String phoneNumberFromCustomer(Order order) {
	return order.getCustomer().getPhoneNumber();
}

위와 같이 주문(order)한 고객(customer)의 휴대폰 전화번호(phoneNumber)를 반환하는 기능이 있다. 만약 주문(order)이 null 로 넘어온다면 order.getCustomer( )는 null, order.getPhoneNumber( )도 null 이 된다. null 을 리턴하게 되면서 호출 부에 NPE 를 발생시킬 수 있는 상황이 발생한다.

Order order = null;

String phoneNumber = phoneNumberFromCustomer(order); // null 이 반환됨
System.out.println(phoneNumber.length()); // NullPointException 발생

Optional 사용하기

Optional 사용법에 대해서는 공식문서를 참고해 보는 것을 추천한다.

Optional 객체 생성

세 가지 정적 팩토리 메서드를 사용해서 만들 수 있다.

1. Optional.empty( ) : 비어있는(null) Optional 객체를 가져온다.

Optional<Station> optStation = Optional.empty();

2. Optional.of(T value) : 객체를 담은 Optional 객체를 생성한다. 이 경우 null 이 들어오면 NPE 가 발생한다.

Optional<Line> optLine = Optional.of(new Line("1호선"));

3. Optional.ofNullable(T value) : 비어있거나 값이 있을 수 있는 객체를 생성한다. (null 여부를 확신할 수 없을 때)

Optional<Section> optNullSection = Optional.ofNullable(null);
Optional<Section> optSection = Optional.ofNullable(new Section("잠실역", "몽촌토성역", "850m"));

Optional 값에 접근하기

1. get( )

// 값을 가져오고, 비어있는 Optional 객체에 대해서는 NoSuchElementException 예외를 던진다.
Optional<Station> optStation = Optional.of(new Station("잠실역"));
Station station = optStation.get();

2. orElse(T other)

// 비어있는 Optional 객체에 대해서 orElse 로부터 넘어온 인자를 반환한다.
Optional<Station> optStation = Optional.of(null);
Station station = optStation.orElse(new Station("잠실역"));

3. orElseGet(Supplier<? Extends T> other)

// 비어있는 Otional 객체에 대해서 orElseGet 으로부터 넘어온 함수형 인자를 통해 생성된 객체를 전달한다.
Optional<Station> optStation = Optional.of(null);
Station station = optStation.orElseGet(() -> new Station("임시역"));

4. orElseThrow(Supplier<? Extends X> exceptionSupplier)

// 비어있는 Optional 객체에 대해서 orElseThrow 로부터 넘어온 함수형 인자를 통해 예외를 던진다.
Optional<Station> optStation = Optional.empty();
Station station = optStation.orElseThrow(UnsupportedOperationException::new);

Optional 의 장점

• 명시적으로 변수에 대한 null 가능성을 표현할 수 있다.
• null 체크를 직접하지 않아도 된다.
• Null Point Exception 이 발생할 가능성이 있는 값을 직접 다룰 필요가 없다.

Optional 의 단점

• Wrapper 클래스이기 때문에 두 개의 참조를 가지므로 생성 비용이 비싸다.
• 직렬화 불가능하기 때문에 클래스의 인스턴스 필드로 사용하면 안된다.
• 필드로 사용하기 위해 고안된 것이 아니기 때문에 값을 반환하는 용도로 사용해야 한다.

Optional 의 의문

Optional 객체의 공백 여부를 확인하기 위해서 Optional 의 isPresent 메서드를 통해 다음과 같은 작업을 한다.

    public String findStationName(Optional<Station> optStation) {
        if (optStation.isPresent()) {
            return optStation.get().getName();
        }
        return new Station("존재하지 않는 역").getName();
    }

만약 Optional 을 사용하지 않고 똑같은 기능을 구현한다면 어떻게 될까?

    public String findStationName(Station station) {
        if (Objects.nonNull(station)) {
            return station.getName();
        }
        return new Station("존재하지 않는 역").getName();
    }

이렇게 되면 Optional 을 사용해서 얻는 이점이 없어 보인다. Optional 을 처음 접하거나 Optional 의 개념을 제대로 이해하지 못한 상황이라면 다음과 같은 고민을 하게 된다.

어떻게 Optional 의 null 체크를 해야할까?

정답은 Optional 을 사용한 시점에서 null 체크는 할 필요가 없다. Optional 을 사용하는 이유는 null 처리를 직접하지 않고 Optional 클래스에 위임하기 위해서 사용한다.

올바른 Optional 사용법은 다음과 같다.

    public String findStationName(Optional<Station> optStation) {
        return optStation.orElse(new Station("존재하지 않는 역")).getName();
    }

Optional 을 정확하게 이해하고 사용 한다면, 위와 같이 한 줄의 코드로 작성할 수 있어야 한다. 조건문으로 null 체크를 하던 수준에서 함수형 사고로 전환해야 한다.

결론

무분별한 Optional 사용은 되려 독이 될 수 있다. Optional 이 필요하다고 생각되는 부분에서 Optional 을 사용한다면 유연한 코드를 구사할 수 있을 것이다. Null 이라는 것은 개발자가 평생 짊어지고갈 까다로운 녀석이다. 까다로운 녀석을 어떻게 다룰지 한 번 곰곰히 생각해본다면 의외로 간단하게 다룰 수 있을지도 모르겠다.

참고

• 공식문서
• 자바 옵셔널(Java Optional)
• 자바8 Optional 1부: 빠져나올 수 없는 null 처리의 늪
• 자바8 Optional 2부: null을 대하는 새로운 방법
• 모던 자바 인 액션