Optional의 장단점은 무엇일까?

[zuminzi]

문제

11장에서는 Null 참조로 인한 예외와 버그가 프로그램에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 강조하고, 이를 피하기 위한 현대적인 접근법 Optional을 강조하고 있다.
하지만 Optional 사용에도 분명 한계가 있다. Optional의 장단점을 종합적으로 고려한다면, 상황에 따라 Null을 대하는 방법을 잘 선택할 수 있을 것 같다.

Optional의 장단점은 무엇인지 정리해보자.

관련 목차

• [11장] null 대신 Optional 클래스

참고자료

[zuminzi]

답변

1. Optional이란?

• Optional 클래스는 Integer나 Double 클래스처럼 'T'타입의 객체를 포장해 주는 래퍼 클래스(Wrapper class) 이다.
• Integer, Double 클래스 등이 Primitive Type을 감싸기 위한 클래스라면, Optionl은 Null이 될 수 있는 값을 감싸는 클래스이다.

2. Optional 도입 배경

• 변수값에 null이 들어오거나, 이로 인해 NullPointerException이 발생할 수 있는 상황에서 null 처리하는 방법을 개선하고 가독성을 높이기 위한 도구로 도입되었다
• Optional의 역할은 더욱 명확한 메서드 시그니처를 통해 더 이해하기 쉬운 API를 설계하도록 돕는 것이다.

💡 NPE(NullPointerException)를 조심해야 하는 이유

null을 반환한 근본적인 부분에서 예외가 발생하는 것이 아니라, 원인과 상관 없는 부분에서 그 값을 사용하려할 때 예외가 발생하기 때문에, 발생 지점을 추적하기 번거롭다.

3. Optional 장점

• null의 의미론적인 모호함 제거 → 가독성을 향상시킬 수 있다.

  • Optional.empty(): 값이 없다.
  • Optional.of(value): 값이 존재한다. (null이 들어오면 NullPointerException을 던진다.)
  • Optional.ofNullable(value): 값이 존재할 수 있다. (null이 들어오면 빈 옵셔널을 생성한다.)

• 상황에 맞는 예외를 던질 수 있다.

  • Optional.orElseThrow() 메서드: Optional이 비어있을 때 예외를 발생시킨다는 점에서 get 메서드와 비슷하지만 이 메서드는 발생시킬 예외 종류를 선택할 수 있다.

• 메서드 체이닝을 통해 연속적인 작업을 수행하기 용이하다.

  public String getCityOfMemberFromOrder(Order order) {
  	return Optional.ofNullable(order)
  			.map(Order::getMember)
  			.map(Member::getAddress)
  			.map(Address::getCity)
  			.orElse("Seoul");
  }

4. Optional 단점

• NullPointerException 대신 NoSuchElementException가 발생할 수 있다.

  • Null-Safe하기 위해 Optional을 사용하였는데, 값의 존재 여부를 판단하지 않고 접근한다면, NoSuchElementException을 발생시키기 때문에 중첩된 null 체크와 크게 다르지 않다.
    • Optional.get() : 값이 없으면 NoSuchElementException을 발생시킨다.

• 도메인 모델에 Optional을 사용했을 때 데이터를 직렬화할 수 없다.

  • 직렬화 모델이 필요하다면 아래 코드처럼 인스턴스 필드에 Optional로 선언하는 대신, Optional로 값을 반환받을 수 있는 메서드를 추가하는 방식을 권장된다.

    public class Person {
    	private Car car;
    	public Optional<Car> getCarAsOptional() {
    				return Optional.ofNullable(car); // null이면 빈 Optional 객체 반환

• 시공간적 비용이 증가한다.

  • 박싱된 기본 타입 옵셔널은 값을 두 겹이나 감싼 형태이기 때문에 기본 타입 자체보다 무겁고 접근하는 데에 시간이 더 걸린다.
  • 어떤 글에서는 Optional을 사용하면 단순 값을 사용했을 때보다 메모리 사용량이 4배 정도 증가한다고 한다.

5. Optional 사용법 가이드

1. Optional 변수에 null을 할당하지 말자.

2. 단순히 값을 얻으려는 목적으로만 Optional을 사용하지 말자.

   • 단순히 값을 얻는 경우에는 삼항 연산자를 이용하는 것이 낫다.

     // AVOID
     public String findUserName(long id) {
         String name = ... ;
         
         return Optional.ofNullable(name).orElse("Default");
     }
     
     // PREFER
     public String findUserName(long id) {
         String name = ... ;
         
         return name == null 
           ? "Default" 
           : name;
     }

3. 값이 없으면 orElseThrow()를 통해 java.util.NoSuchElementException 예외를 발생시키자.

   // AVOID
   public String findUserStatus(long id) {
   
       Optional<String> status = ... ; // prone to return an empty Optional
   
       if (status.isPresent()) {
           return status.get();
       } else {
           throw new NoSuchElementException();        
       }
   }
   
   // PREFER
   public String findUserStatus(long id) {
   
       Optional<String> status = ... ; // prone to return an empty Optional
   
       return status.orElseThrow();
   }

4. 생성자, 수정자, 메소드 파라미터 등으로 Optional을 넘기지 말자.

   • 넘겨온 파라미터를 위해 자체 null체크도 추가로 해주어야 하고, 코드도 복잡해지는 등 상당히 번거로워지기 때문에 반환값으로만 사용하는 것이 권장된다.

5. Collection의 경우 Optional이 아닌 빈 Collection을 사용하자.

   • 굳이 Optional로 감싸지 말고 빈 컬렉션을 사용하는 것이 가볍고, 깔끔하게 처리할 수 있다.

6. 결론

• Optional은 반환 타입으로써, 에러가 발생할 수 있는 경우에 결과 없음을 명확히 드러내기 위해 만들어졌으며, Stream API와 결합되어 유연한 체이닝 api를 만들기 위해 탄생한 것이다.
• Optional을 잘못 사용하는 것은 비용은 증가시키는 반면에 코드 품질은 오히려 악화시킨다. 특히, 성능이 중요한 상황에서는 옵셔널 사용이 맞지 않을 수 있다.
• 따라서 결과가 없을 수 있으며, 클라이언트가 이 상황을 특별하게 처리(특수한 동작, 기본값 설정, 예외 처리 등)해야하는 경우에만 Optional을 반환하게 해야 한다.

References

• [Java] 언제 Optional을 사용해야 하는가? 올바른 Optional 사용법 가이드 - (2/2)
• What are the pros and cons of using Optional class from Java 8 to manage null value in Java programs?
• Optional 클래스
• 자바8 Optional 3부: Optional을 Optional답게
• 아이템55. 옵셔널(Optional)
• [Effective Java] 8장 메서드 ( null 체크, Optional )