Study/Effective-Java

[item#10] eqauls는 일반 규약을 지켜 재정의하라.

hongeeii 2023. 11. 27. 18:48

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eqauls는 일반 규약을 지켜 재정의하라.

핵심은 equals를 재정의 하지 않는 것이 최선이다.

Object의 메소드 중 overridng 가능한 것
equals, hashcode, toString, clone, finalize

언제 equals를 재정의 해야하나?

equals 재정의가 필요없는 경우

각 인스턴스가 본질적으로 고유하다. (싱글턴 패턴이면 그 오브젝트는 그 자체로 고유할 수 밖에 없다. 굳이 equals가 필요한가??) (Enum도 근본적으로 단 하나다. 그러므로 Enum에도 equals재정의 필요 X)
인스턴스의 '논리적 동치성'을 검사할 필요가 없다. ex) String
상위 클래스에서 재정의한 equlas가 하위 클래스에도 적절하다.
클래스가 private이거나 package-private이고 equals 메서드를 호출할 일이 없다.

equals 재정의 해야 하는 경우

equlas를 재정의 해야 하는 경우는 객체 동일성(식별성, Object Identity)를 확인해야 하는 경우가 아니라

논리적 동치성(동등성, Logical Equality)를 비교하도록 재정의 되지 않았을 경우이다.

동일성(==) 비교는 객체가 참조하고 있는 주소 값을 비교한다.

그래서 속성과 타입이 같아도 참조 값이 다르면 다른 객체로 구분한다.

이를 해결할 수 있는 건, 동등성 비교(equals)이다.

// Object 클래스 
// 재정의 되지 않은 Object의 equals도 동일성(==) 비교를 한다.
public boolean equals(Object obj) {
    return (this == obj);
}

public class Point {
    int x;
    int y;
    
    public Point(int x, int y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }
}

근데 equals를 재정의하면 속성과 타입이 같을때 같은 객체로 비교할 수 있도록 할 수 있다.

String은 equals가 재정의되어있다.

String a = "b";
String b = "a";

System.out.println(a.qeuals(b)); // TRUE

String도 똑같이 객체인데 이런 결과를 가져다 주는 것은 equals가 재정의 되어있기 때문이다.

// String 내부에서 재정의된 equals
public boolean equals(Object anObject) {
    if (this == anObject) {
        return true;
    }
    if (anObject instanceof String) {
        String anotherString = (String)anObject;
        int n = value.length;
        if (n == anotherString.value.length) {
            char v1[] = value;
            char v2[] = anotherString.value;
            int i = 0;
            while (n-- != 0) {
                if (v1[i] != v2[i])
                    return false;
                i++;
            }
            return true;
        }
    }
    return false;
}

String은 동일성(==) 비교를 해도 True다.

JVM에서는 String을 조금 특별히 관리하기 때문에, 객체이지만 new연산자가 아니라 리터럴("")을 이용해서 String 을 생성 할 수 있다.

이때 JVM은 객체의 영역인 heap 영역이 아니라, constant pool 영역으로 찾아간다.

그리고 constant pool 영역에 이전에 같은 값을 가지고 있는 String 객체가 있다면, 그 객체의 주소값을 반환하여 참조하도록 한다.

equals 규약

반사성

null이 아닌 모든 참조 값 x에 대해 x.equals(x)를 만족해야한다.

A.equals(A) == true
대칭성

null이 아닌 모든 참조 값 x, y에 대해 x.equals(y)가 true이면, y.equals(x)가 true를 만족해야 한다.

A.equals(B) == B.equals(A)
```java
// 대칭성이 깨지는 코드
public final class CaseInsensitiveString {
private final String s;

public CaseInsensitiveString(String s) {
this.s = Objects.requireNonNull(s);
}

@Override
public boolean equals(Object o) {
if(o instanceof CaseInsensitiveString) {
return s.equalsIgnoreCase(((CaseInsensitiveString) o).s);
}

if(o instanceof String) { //한 방향으로만 작동!!
return s.equalsIgnoreCase((String) o);
}
return false;
}

}

/////////
CaseInsensitiveString caseInsensitiveString = new CaseInsensitiveString("Test");
String test = "test";
System.out.println(caseInsensitiveString.equals(test)); //true
System.out.println(test.equals(caseInsensitiveString)); //false
// String 클래스에서는 CaseInsensitiveString의 존재를 모르기 때문에 False

### 추이성
**null이 아닌 모든 참조 값 x, y, z에 대해 x.equals(y)가 true이고, y.equals(z)가 true이면 x.equals(z)도 true가 되야 한다는 조건이다.**
* ```A.equals(B) && B.equals(C), A.equals(C)```
```java
ColorPoint a = new ColorPoint(1, 2, Color.RED);
Point b = new Point(1, 2);
ColorPoint c = new ColorPoint(1, 2, Color.BLUE);

// 인스턴스 a, b, c가 있을 때 a.equals(b)와 a.equals(c)일 때, a.equals(c)가 되는 과정

대칭성 위반
```java
class Point {
private final int x;
private final int y;

public Point(int x, int y) {
this.x = x;
this.y = y;
}

@Override
public boolean equals(Object o) {
if(!(o instanceof Point)) return false;
Point p = (Point) o;
return this.x == p.x && this.y == p.y;
}
}
/////////////////////////////
class ColorPoint extends Point {

private final Color color;

@Override
public boolean equals(Object o) {
if(!(o instanceof ColorPoint)) return false;

return super.equals(o) && this.color == ((ColorPoint) o).color;

}
}

ColorPoint 클래스의 equals 메서드가 위처럼 재정의 했다면
```java
ColorPoint a = new ColorPoint(1, 2, Color.RED);
Point b = new Point(1, 2);

System.out.println(a.equals(b)); //false
System.out.println(b.equals(a)); //true

추이성 위반
```java
class ColorPoint extends Point {

private final Color color;

@Override
public boolean equals(Object o) {
if(!(o instanceof Point)) return false;

//o가 일반 Point이면 색상을 무시햐고 x,y정보만 비교한다. 하지만 이것은 아주 위험한 코드다.
if(!(o instanceof ColorPoint)) return o.equals(this);

//o가 ColorPoint이면 색상까지 비교한다.
return super.equals(o) && this.color == ((ColorPoint) o).color;

}
}

위처럼 ColorPoint 클래스의 equals를 재정의 했다면

```java
ColorPoint a = new ColorPoint(1, 2, Color.RED);
Point b = new Point(1, 2);
ColorPoint c = new ColorPoint(1, 2, Color.BLUE);

System.out.println(a.equals(b)); //true
System.out.println(b.equals(c)); //true
System.out.println(a.equals(c)); //false

리스코프 치환 원칙 위반
```java
class CounterPointTest {
private static final Set unitCircle = Set.of(new Point(0, -1),
new Point(0, 1),
new Point(-1, 0),
new Point(1, 0)
);

public static boolean onUnitCircle(Point p) {
return unitCircle.contains(p);
}

// Point에서 재정의된 equals
@Override
public boolean equals(Object o) {
if(o == null || o.getClass() != this.getClass()) {
return false;
}

Point p = (Point) o;
return this.x == p.x && this.y = p.y;

}
}

//////////////
CounterPoint cp = new CounterPoint(1, 0);
System.out.println(Point.onUnitCircle(cp)); //false

상위 클래스 타입으로 동작하는 어떤 코드가 있으면 하위클래스 타입의 인스턴스를 주더라도 그대로 동작해야한다.
하지만 위의 코드는 CounterPoint를 넘겼을 때 True가 나오지 않는다.

Point에서 재정의된 equals를 봤을 때 getClass로 비교하기 때문에 False를 나타낸다.

```java
@Override
public boolean equals(Object o) {
  if(o == null || !(o instanceof Point)) {
    return false;
  }

  Point p = (Point) o;
  return this.x == p.x && this.y = p.y;
}
/////////////
CounterPoint cp = new CounterPoint(1, 0);
System.out.println(Point.onUnitCircle(cp)); //true

만약 위처럼 equals가 재정의 되었다면 True가 나타났을 것이다.

하지만 ColorPoint처럼 필드를 추가했을 때 추이성, 대칭성을 위반하지 않는(equals 규약을 지키는) equals를 재정의 할 수 있는 방법이 없다.

이미 Java안에서도 equals규약이 지켜지지 않은 코드가 존재하는데

// Timestamp는 Date를 상속받아서 만든 클래스다.
long time = System.currentTimeMillis();
Timestamp timestamp = new Timestamp(time);
Date date = new Date(time);

//대칭성 위배
System.out.println(data.equals(timestamp)); // true
System.out.println(timestamp.equals(data)); // false

그래서 Composition을 사용하는게 좋다. (상속을 하지 않고 새로운 클래스를 정의)

public ColorPoint {
  private Point point;
  private Color color; // Enum

  public ColorPoint(int x, int y, Color color) {
    point = new Point(x, y);
    this.color = Objects.requireNonNull(color);
  }

  public Point asPoint() {
    return point;
  }

  @Override
  public boolean equals(Object o) {
    if(!(o instanceof ColorPoint)) {
      return false;
    }
    ColorPoint cp = (ColorPoint) o;
    return cp.point.equals(point) && cp.color.equals(color);
  }
}
///////////////////
Point p1 = new Point(1, 0);
Point p2 = new me.whiteship.chapter02.item10.composition.ColorPoint(1, 0, Color.RED).asPoint();

System.out.println(onUnitCircle(p1)); // true
System.out.println(onUnitCircle(p2)); // ture

Enum에 있는 equals는 객체의 동일성만 비교한다.
위처럼 코드를 구성하는 것이 안전하다.

일관성

null이 아닌 모든 참조 값 x, y에 대해, x.equals(y)를 반복해서 호출하면 항상 true를 반환하거나 항상 false를 반환한다.

A.equals(B) == A.equals(B)
객체 안에 들어있는 값이 바뀌는 경우엔 일관성이 깨질 수 있다.

하지만 불변 객체면 일관성은 항상 보장된다.

같은 도메인이라도 그때그때 나오는 IP정보는 다를 수 있다.

null-아님

A.equals(null) == false
객체.equals에 null을 넘겼을 때 false가 나오면 됨.

equals 구현 방법

== 연산자를 사용해 자기 자신의 참조인지 확인.
instanceof 연산자로 올바른 타입인지 확인.
입력된 값을 올바른 타입으로 형변환.
입력 객체와 자기 자신의 대응 되는 핵심 필드가 일치하는지 확인. // 중요!
구글의 AutoValue또는 Lombok을 사용
IDE의 코드 생성 기능 사용.
JDK17이상 -> Record 사용
- Record는 Java가 알아서 Equals, Hashcode, toString을 재정의해줌.
float, double을 제외한 기본타입은 ==을 통해 비교.
float, double은 Float.compare(float, float)와 Double.compare(double, double)로 비교.
배열의 모든 원소가 핵심 필드라면 Arrays.equals를 사용.
null이 의심되는 필드는 Objects.equals(obj, obj)를 이용해 NullPointerException을 예방.
성능을 올리고자 한다면
- 다를 확률이 높은 필드부터 비교한다.
- 비교하는 비용(시간복잡도)이 적은 비교를 먼저 수행

Record

불변 객체를 쉽게 생성할 수 있도록 하는 새로운 유형의 클래스

기존엔 모든 필드에 final을 사용하여 명시적으로 정의하고, 생성자, 필드에 대한 접근자 메서드(getter),
상속 방지를 위해클래스 자체를 final로 선언하기도하고, equals, toString, hashCode등 재정의를 하였다.

레코드 클래스를 사용하면 훨씬 간결한 방식으로 동일한 불변 데이터 객체 정의할 수 있다.

컴파일러는 헤더를 통해 내부 필드를 추론 Point(int x, int y)

생성자를 작성하지 않아도 되고 toString, equals, hashCode 메서드에 대한 구현을 자동으로 제공

레코드는 암묵적으로 final 클래스(상속불가)이고, abstract 선언 불가
다른 클래스를 상속 받을 수 없음, 인터페이스 구현

Value 기반의 클래스(Value Object)

클래스처럼 생겼지만 int처럼 동작하는 클래스
java.util.Optional및 java.time.LocalDateTime같은 값 기반의 클래스들
https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/doc-files/ValueBased.html

위 코드의 Point처럼 필드에 final을 걸어준다.

Record로 생성한다.

StackOverflowError

Stack

한 쓰레드마다 쓸 수 있는 메모리 공간.

메서드 호출 시, 스택에 스택 프레임이 쌓인다.
- 스택 프레임에 들어있는 정보 : 메서드에 전달하는 매개변수, 메서드 실행 끝내고 돌아갈 곳, 힙에 들어있는 객체에 대한 레퍼런스...
- 더이상 스택 프레임을 쌓을 수 없다면 StackOverFlowError 발생.
스택의 사이즈를 조정하고 싶다면? -Xss1M

재귀호출을 이용한 알고리즘은 스택 프레임이 많이 쓰인다. <무한루프 ex)ColorPoint.equlas(SmellPoint)>

Heap

객체들이 있는 공간.

가비지 컬렉터가 일을 해서 정리해주는 공간.

인스턴스들을 가르키는 레퍼런스는 스택공간에 존재한다.

리스코프 치환 원칙

'하위 클래스의 객체'가 '상위 클래스 객체'를 대체하더라도 소프트웨어의 기능을 꺠트리지 않아야 한다.
(semantic over syntacic, 구문 보다는 의미)

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