[Java] Optional

Null  내부 처리

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Java 8의 Optional

Optional의 등장 이유: Null을 외부가 아닌 내부에서 처리

Optional 클래스는 NullPointerExceptio 문제를 해결하기 위해 도입된 개념으로, 자바에서 null을 처리하는 번거로움을 해결하기 위한 도구이다. 이전에는 null 체크를 외부에서 직접 처리해야 했으나, Optional을 사용하면 null 상태를 객체 내부에서 처리할 수 있다.

• 굴뚝
  • 굴뚝 밖에서 Null 처리 : 외부에서 if문을 사용하여 null 값을 직접 확인
  • 굴뚝 안에서 Null 처리: Optional 객체를 사용하여 내부에서 null 여부를 다룸

Optional이 없던 시절 자바에서 Null 처리하는법과 자바스크립트에서 Null 처리 하는 법

/* 주문 */
public class Order {
	public Long id;
	public Date date;
	public Member member;
}

/* 회원 */
public class Member {
	public Long id;
	public String name;
	public Address address;
}

/* 주소 */
public class Address {
	public String street;
	public String city;
	public String zipcode;
}

 

- 다음과 같이 클래스가 연결되어있다고 가정

if (order) {
	Member member = order.member;
	if (member) {
		Address address = member.address;
		if (address) {
			return address.city;
		} else {
			return "Seoul";
		}
	}
}

- Optional이 등장하기 전의 자바에서는 `if-else` 문법을 통해 Null을 처리 했다.

order?.member?.address?.city ?? "Seoul"

- 자바스크립트에서는 Null Cascading(`?.`)과 Nullish coalescing(`??`)을 통해 Null을 내부에서 처리했다.

Optional.ofNullable(order).map((order) -> order.member).map((member) -> member.address).map((address) -> address.city).orElse("Seoul")

- 앞 자바스크립트 로직과 본 로직을 비교했을 때, Optional이 함수형 프로그래밍을 위해 나온 것임을 이해할 수 있다.

 

• Null을 외부에서 처리 했을 때 발생하는 문제
  • NPE 발생에 대한 처리도 외부에 위치하게 된다.
  • 위에서 본 바와 같이 Null 체크 로직이 외부에 위치하기에 로직의 유지보수성과 가독성이 현저히 떨어진다.

Optional: 상태(값이 있거나 없는)를 가지는 객체

Optional은 null 대신 값이 있을 수도 없을 수도 있는 상태를 가진 객체이다. 이를 통해 null 처리를 명시적으로 할 수 있다.

• 변수 선언: `Optional<Member>` Generic 제네릭을 통해 어떤 타입의 값을 가질 수 있는지를 명시한다.
• 객체 생성 : `Optional.ofNullable()` 값이 있을수도 있는 = 값이 없는 / 값을 가진 Optional
  • `Optional.of()`: 값을 가진 Optional | null을 Optional.of() 안에 넣어 호출하면 오류 발생.
  • `Optional.empty()`: 값이 없는 Optional

함수형 프로그래밍 언어는 모든 것들을 값으로 다루기를 원한다. 그렇기 때문에 Monad라는 개념이 나온 것이고, 함수 실행 시 발생하는 오류도 하나의 상태 값을 갖는다.

• 함수 실행의 결과는 무조건 값으로 표기되어야 한다.
• 종이에다 수학 공식을 적었을 때 연산 시 문제가 발생했다고 exception이 종이에서 튀어나오진 않는다.

Optional 사용법

Optional<Member> memberExist = Optional.ofNullable(member);
Optional<Member> memerNotExist = Optional.ofNullable(null);

• 값이 있는 경우: `.get()` 메서드로 값을 가져올 수 있다.
• 값이 없는 경우: `.orElse()` 또는 `.orElseThrow()` 로 기본값을 지정하거나 예외를 던질 수 있다.

Optional 활용법

1. .map(): 값을 변환

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

 

2. .filter(): 특정 조건을 만족하는지 검사

public Optional<Member> getMemberIfOrderWithin(Order order, int min) {
    return Optional.ofNullable(order)
                   .filter(o -> o.getDate().getTime() > System.currentTimeMillis() - min * 1000)
                   .map(Order::getMember);
}

 

Optional 사용 예시

1. Null 처리 예시

Map<Integer, String> cities = new HashMap<>();
cities.put(1, "Seoul");
cities.put(2, "Busan");
cities.put(3, "Daejeon");

• Optional을 사용하지 않은 경우:

String city = cities.get(4);  
int length = (city == null) ? 0 : city.length();
System.out.println("length: " + length);

• Optional을 사용하는 경우:

Optional<String> maybeCity = Optional.ofNullable(cities.get(4)); 
int length = maybeCity.map(String::length).orElse(0); 
System.out.println("length: " + length);

 

2. 예외 처리 예시

List<String> cities = Arrays.asList("Seoul", "Busan", "Daejeon");

• Optional을 사용하지 않은 경우 + Exception 예외와 메인 로직이 분리되지 않은 경우:

String city = null;
try {
    city = cities.get(3); // throws exception
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
    // ignore
}
int length = (city == null) ? 0 : city.length(); // null check
System.out.println(length);

• Optional을 사용하는 경우 + Exception 예외와 메인 로직을 분리한경우

public static <T> Optional<T> getAsOptional(List<T> list, int index) {
    try {
        return Optional.of(list.get(index));
    } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
        return Optional.empty();
    }
}

Optional<String> maybeCity = getAsOptional(cities, 3); // Optional
int length = maybeCity.map(String::length).orElse(0); // null-safe
System.out.println("length: " + length);

 

3. .ifPresent(): 값이 있으면 처리

• `ifPresent(Cosumer<? super T> consumer)` : 정확히는 Consumer 함수형 인자를 받는 것을 볼 수 있다.
  • `ifPresent()`: Optional 안에 있는 값이 존재하는지 여부만 판단한다.

Optional<String> maybeCity = getAsOptional(cities, 3); // Optional
maybeCity.ifPresent(city -> {
		System.out.println("length: " + city.length());
});

 

Java 9에서 추가된 Optional

• ifPresentOrElse(): 값이 있으면 Consumer 실행, 없으면 Runnable 실행

maybeCity.ifPresentOrElse(
    city -> System.out.println(city),
    () -> System.out.println("City not found")
);

• or(): 대체 Optional 제공

Optional<String> city = Optional.ofNullable(cities.get(4))
                                .or(() -> Optional.of("Busan"));

 

Optional 사용 시 주의할 점

• Optional을 반환할 때만 사용: 필드나 파라미터로 Optional을 사용하는 것은 성능상의 문제가 있을 수 있으므로, 주로 반환 값에만 사용하도록 한다.
• null이 될 수 있는 값을 Optional로 감싸서 사용: Optional을 올바르게 사용하려면 NPE의 위험을 줄이고, null처리 로직을 명시적으로 관리할 수 있다.

 

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ℹ️참고

[ASAC 6기 강의자료]

https://www.daleseo.com/java8-optional-before/

자바8 Optional 1부: 빠져나올 수 없는 null 처리의 늪

https://www.daleseo.com/java9-optional/

Java9에서 추가된 Optional 기능 소개