방어적 복사에 대해서 설명

방어적 복사(Defensive Copy)

• 방어적 복사를 사용할 경우, 외부에서 객체를 변경해도 내부의 객체는 변경되지 않음 (원본과의 참조를 끊은 복사본을 만들어 사용하는 방식)

• 원본의 변경에 의한 예상치 못한 사이드 이펙트를 방지하여 안전한 코드를 만들 수 있는데 도움이 됨

• 방어적 복사 ≠ 깊은 복사 (서로 다름)

1. 생성자의 인자로 받은 객체의 복사본을 만들어 내부 필드를 초기화

2. getter 메서드에서 객체를 반환할 때, 복사본을 만들어 반환할 수 있음

컬렉션 자료구조를 반환하는 경우라면 자바의 Unmodifiable Collection을 사용하여, 외부에서 Collection에 대해 조회만 할 수 있도록 강제할 수 있음. 자바에서 Unmodifiable Collection은 set(), add(), addAll()처럼 컬렉션에 요소를 추가하거나 변경하는 메서드를 사용하는 경우, 예외를 발생시킴.

public class Lotto {

  private final List<LottoNumber> numbers;

  public Lotto(List<LottoNumber> numbers) {
      validateSize(numbers);
      this.numbers = new ArrayList<>(numbers);  // 방어적 복사
  }
}

위 코드의 두가지 문제

1. LottoNumber 가 변경될 여지가 있음

   (해결방법)

   1. List<Integer>로 바꾸거나

   2. 내부객체(LottoNumber)까지 깊은 복사를 수행

      • 아래의 경우 디버깅도 너무 힘듦(테코블 블로그)

      import java.util.ArrayList;
      import java.util.List;
      
      public class Application {
          public static void main(String[] args) {
              Name crew1 = new Name("Fafi");
              Name crew2 = new Name("Kevin");
              
              List<Name> originalNames = new ArrayList<>();
              originalNames.add(crew1);
              originalNames.add(crew2);
      
              Names crewNames = new Names(originalNames); // crewNames의 names: Fafi, Kevin
      
              crew2.setName("Sally"); // crewNames의 names: Fafi, Sally
          }
      }

2. 검증을 수행하는 시점에 변경될 가능성이 존재

   if) 멀티스레드 환경이라면?

   1. validate통과 후 방어적 복사를 수행하기 전에 numbers에 값이 추가/수정/삭제가 되는 경우, 검증은 성공했지만 객체의 값은 유효하지 않을 수 있음.

      이런 잠재적인 문제를 해결하기 위해서는 방어적 복사가 검증이 수행되기 전에 이루어져야함.

TOCTOU

• Time of check, Time of use

  참조 타입 객체를 방어적 복사하기 전

  **검증(check) 또는 사용(use)**하는 시점에

  같은 주소를 가리키는 다른 곳에서 변경이 발생할 수도 있다는 개념

Unmodifiable Collection이란?

Unmodifiable Collection을 이용했을 경우 외부에서 변경 시 예외처리되기 때문에 안전하게 보장할 수 있음.

// unmodifiableList는 원본 객체를 감싼 wrapper만 만드는 것
// 다른곳에서 사용할 경우 원본 객체에 대한 수정을 막을 수는 없음
Collections.unmodifiableList()

• unmodifiableList() 메서드를 통해 리턴되는 리스트는 읽기 용도로만 사용할 수 있으며, set(), add(), addAll() 등의 리스트에 변경을 가하는 메서드를 호출하면 UnsupportedOperationException 가 발생

• Unmodifiable과 Immutable은 다름

  • Unmodifiable은 불변을 보장해주지 않음

  • 원본 자체에 수정이 일어나면 unmodifiableList() 메서드를 통해 리턴되었던 리스트 또한 변경이 발생함.

[참고]

• [10분 테코톡] 이든의 방어적 복사
• 테코블 - 방어적 복사와 Unmodifiable Collection