Java 방어적 복사(Defensive Copy) 가이드 (feat. ArrayList, unmodifiableList, List.copyOf())

 

 

public LottoNumbers(final List<LottoNumber> lottoNumbers) {
        validateLottoNumbers(lottoNumbers);
        this.lottoNumbers = ensureSorted(lottoNumbers);
    }

 

`LottoNumbers`라는로또 미션을 수행하던 중에 구두로 리뷰를 받은 적이 있다.

"외부에서 전달된 `List`를 그대로 내부 필드에 할당하면, 외부에서 리스트를 변경할 때 내부 필드도 함께 영향을 받는 문제가 발생할 수 있지 않을까요?"

 

맞는 말이었다.  왜 내가 고려하지 않았을까? 

생각보다 관성적으로 코드를 작성하고 있는 순간들이 많다는 것을 다시 한 번 깨달았다.  

 

🚨 외부에서 리스트를 그대로 내부 필드에 할당하면 발생하는 문제점 (Side Effect)

지금과 같이 코드를 작성하면 아래와 같이 문제가 발생한다.  

List<LottoNumber> numbers = new ArrayList<>(Arrays.asList(
        new LottoNumber(1),
        new LottoNumber(2),
        new LottoNumber(3)
));

LottoNumbers lottoNumbers = new LottoNumbers(numbers);

// 외부 리스트 변경
numbers.add(new LottoNumber(45));

// 내부 리스트도 변경됨 😱
System.out.println(lottoNumbers.getLottoNumbers()); 
// 출력: [1, 2, 3, 45] (의도치 않은 내부 변경)

 

이렇게 되면  캡술화위반이며, 불변성(Immutablility)이 깨지게 된다.

 

그러면 어떻게 하면 좋을까??

 

 

💊 방어적 복사( Defensive Copy)

1️⃣ 생성자에서 불변 리스트로 복사

public class LottoNumbers {
    private final List<LottoNumber> lottoNumbers;

    public LottoNumbers(List<LottoNumber> lottoNumbers) {
        this.lottoNumbers = List.copyOf(lottoNumbers); // 불변 리스트로 복사
    }
}

 

❓ `List.copyOf()`

1. 자바 10이상에서 사용 가능

2. 내부적으로 불변 리스트(immutable List)를 반환

3. 외부 변경 시 내부 리스트는 영향을 받지 않음

 

List<LottoNumber> numbers = new ArrayList<>(Arrays.asList(
        new LottoNumber(1),
        new LottoNumber(2),
        new LottoNumber(3)
));

LottoNumbers lottoNumbers = new LottoNumbers(numbers);

// 외부 리스트 변경 시도
numbers.add(new LottoNumber(45));

// 내부 리스트는 안전함 🚀
System.out.println(lottoNumbers.getLottoNumbers()); 
// 출력: [1, 2, 3] (변경되지 않음)

 

 

2️⃣ 생성자에서 `ArrayList`로 복사

만약 Java 8 이하를 사용한다면, `ArrayList`로 명시적 복사를 사용하면 된다.

public class LottoNumbers {
    private final List<LottoNumber> lottoNumbers;

    public LottoNumbers(List<LottoNumber> lottoNumbers) {
        this.lottoNumbers = new ArrayList<>(lottoNumbers); 
    }
}

이렇게 하면 독립된 복사본이기 때문에 안전하지만 반환된 리스트는 수정이 가능하기 때문에 그렇게 추천하는 방법은 아니다.

결국 리턴을 하고나서도 수정이 불가능하게하려면 리턴할 때 다시 `new ArrayList<>()`로 복사하고 리턴해야한다.

바로 이때 `new ArraayList<>()`로 리턴 할 때마다 복사하기 때문에 성능도 느려진다.

 

3️⃣ Collections.unmodifiableList()로 불변처리

리스트가 불변인지 보장하고 싶다면, `Collections.unmodifiableList()`를 사용하면 된다.

public class LottoNumbers {
    private final List<LottoNumber> lottoNumbers;

    public LottoNumbers(List<LottoNumber> lottoNumbers) {
        this.lottoNumbers = Collections.unmodifiableList(new ArrayList<>(lottoNumbers)); 
    }
}

 

`unmodifiableList()`는 수정시 `UnsupportedOperationException`이 발생하기 때문에 내부리스트는 여전히 복사본으로 안전하게 보호된다.

이 방법은 불변 리스트로 포장하는 것이기 때문에 내부 필드의 안정성은 보장되며 리턴 시 수정도 불가능 하기 때문에 더 좋다.

또한 리턴 시 성능도 내부 참조만 반환하기 때문에 new ArrayList<>()로 하는 것보다 더 빠르다.