널 가능성#
- 널 가능성(nullability): NPE를 피할 수 있게 돕기 위한 코틀린 타입 시스템의 특성
- 코틀린을 비롯한 최신 언어에서 null에 대한 접근 방법은 가능한 한 이 문제를 실행 시점에서 컴파일 시점으로 옮기는 것이다.
널이 될 수 있는 타입[]#
- 모든 타입은 기본적으로 널이 될 수 없는 타입이다.
- 널을 받을 수 있게 하려면 타입 이름 뒤에 물음표(
?)를 명시해야 한다. - 널이 될 수 있는 타입의 변수가 있다면 그에 대해 수행할 수 있는 연산이 제한된다.
- 메소드를 직접 호출할 수 없다.
- 널이 될 수 있는 값을 널이 될 수 없는 타입의 변수에 대입할 수 없다.
- 널이 될 수 있는 값을 널이 될 수 없는 타입의 파라미터를 받는 함수에 전달할 수 없다.
- 널이 될 수 있는 타입은 null과 비교하고 나면 컴파일러는 그 사실을 기억하고 null이 아님을 확실한 영역에서는 해당 값을 널이 될 수 없는 타입의 값처럼 사용할 수 있다.
타입의 의미#
- 타입: 어떤 값들이 가능한지와 그 타입에 대해 수행할 수 있는 연산의 조유를 결정한다.
- 자바에서
String타입의 변수에는 String이나 null이라는 두 가지 종류의 값이 들어갈 수 있다.- 이 두 종류의 값은 서로 완전히 다르다.
- 두 종류의 값에 대해 실행할 수 있는 연산도 완전히 다르다.
- 자바의 타입 시스템이 널을 제대로 다루지 못한다.
- 자바에서
NullPointerException 오류를 다루는 방법@Nullable이나 @NotNull을 사용한다. 하지만 이런 도구는 표준 자바 컴파일 절차의 일부가 아니기 때문에 일관성 있게 적용된다는 보장을 할 수 없다.null 대신 자바8에 새로 도입된 Optional 타입 등의 null을 감싸는 특별한 래퍼 타입을 활용할 수 있다. 하지만 코드가 더 지저분해지고 래퍼가 추가됨에 따라 실행 시점에 성능이 저하되며 전체 에코시스템에서 일관성 있게 활용하기 어렵다.
- 코틀린은 실행 시점에 널이 될 수 있는 타입이나 널이 될 수 없는 타입의 객체는 같다.
- 널이 될 수 있는 타입은 널이 될 수 없는 타입을 감싼 래퍼 타입이 아니다.
- 모든 검사는 컴파일 시점에 수행한다.
- 코틀린에서는 널이 될 수 있는 타입을 처리하는데 별도의 실행 시점 부가 비용이 들지 않는다.
안전한 호출 연산자: ?.#
?.은 null 검사와 메소드 호출을 한 번의 연산으로 수행한다.- 호출하려는 값이 null이 아니라면
?.는 일반 메소드 호출처럼 작동한다. null이면 이 호출은 무시되고 null이 결과 값이 된다. - 메소드 호출뿐 아니라 프로퍼티를 읽거나 쓸 때도 안전한 호출을 사용할 수 있다.
- 객체 그래프에서 널이 될 수 있는 중간 객체가 여럿 있다면 한 식 안에서 안전한 호출을 연쇄해서 함께 사용하면 편할 때가 자주 있다.
val country = this.company?.address?.country
엘비스 연산자: ?:#
- null 대신 사용할 디폴트 값을 지정할 때 편리하게 사용할 수 있는 연산자
- 이항 연산자로 좌항을 계산한 값이 널인지 검사한다. 좌항 값이 널이 아니라면 좌항 값을 결과로 하고, 좌항 값이 널이면 우항 값을 결과로 한다.
- 코틀린에서는
return이나 throw 등의 연산도 식이다. 따라서 엘비스 연산자의 우항에 return, throw 등의 연산을 넣을 수 있다.
val address = person.company?.address?: throw IllegalArgumentException("No address")
안전한 캐스트: as?#
- 어떤 값을 지정한 타입으로 캐스트한다. 값을 대상 타입으로 변환할 수 없으면 null을 반환한다.
- 안전한 캐스트를 사용할 때 일반적인 패턴은 캐스트를 수행한 뒤에 엘비스 연산자를 사용하는 것이다.
val otherPerson = o as? Person ?: return false
널 아님 단언: !!#
- 어떤 값이든 널이 될 수 없는 타입으로 강제로 바꿀 수 있다.
- 실제 널에 대해
!!를 적용하면 NPE가 발생한다. - 근본적으로
!!는 컴파일러에게 “나는 이 값이 null이 아님을 잘 알고 있다. 내가 잘못 생각했다면 예외가 발생해도 감수하겠다"라고 말하는 것이다. !!를 널에 대해 사용해서 발생하는 예외의 스택 트레이스에는 어떤 파일의 몇 번째 줄인지에 대한 정보는 들어있지만 어떤 식에서 예외가 발생했는지에 대한 정보는 즐어있지 않다.- 어떤 값이 널이있는지 확실히 하기 위해 여러
!! 단언문을 한 줄에 함께 쓰는 일은 피하라
person.company!!.address!!.country // 이런 식으로 코드를 작성하지 말라.
let 함수#
- 자신의 수신 객체를 인자로 전달받은 람다에게 넘긴다.
- 널이 될 수 있는 타입의 값을 널이 될 수 없는 타입의 값으로 바꿔서 람다에 전달하게 된다.
- let 함수는 값이 널이 아닌 경우에만 호출된다.
var email: String? = "yole@example.com"
email?.let { sendEmailTo(it) }
나중에 초기화할 프로퍼티#
- 코틀린에서 클래스 안의 널이 될 수 없는 프로퍼티를 생성자 안에서 초기화하지 않고 특별한 메소드 안에서 초기화할 수는 없다.
- 이를 해결하기 위해 프로퍼티를 late-initialized 할 수 있다.
lateinit 변경자를 붙이면 프로퍼티를 나중에 초기화할 수 있다.
class MyService {
fun performAction():String = "foo"
}
class MyTest {
private lateinit var myService: MyService
@BeforeAll fun setUp() {
myService = MyService()
}
@Test fun testAction() {
assertEquals("foo", myService.performAction())
}
}
- 프로퍼티를 초기화하기 전에 프로퍼티에 접근하면 “lateinit property myService has not been initialized"이라는 예외가 발생한다.
lateinit 프로퍼티를 의존관계 주입(DI) 프레임워크와 함께 사용하는 경우가 많다.
널이 될 수 있는 타입 확장#
- 확장 함수의 경우 안전한 호출 없이도 널이 될 수 있는 수신 객체 타입에서 호출이 가능하다.
fun String?.isNullOrBlank(): Boolean = this == null || this.isBlank()
- 직접 확장 함수를 작성한다면 처음에는 널이 될 수 없는 타입에 대한 확장 함수를 정의하라. 나중에 대부분 널이 될 수 있는 타입에 대해 그 함수를 호출했다는 사실을 깨닫게 되면 확장 함수 안에 널을 제대로 처리하게 하면 안전하게 그 확장 함수를 널이 될 수 있는 타입에 대한 확장 함수로 바꿀 수 있다.
타입 파라미터의 널 가능성#
- 코틀린에서는 함수나 클래스의 모든 타입 파라미터는 기본적으로 널이 될 수 있다.
- 따라서 타입 파라미터
T를 클래스나 함수 안에서 타입 이름으로 사용하면 이름 끝에 물음표가 없더라도 T가 널이 될 수 있는 타입이다.
- 타입 파라미터가 널이 아님을 확실히 하려면 얼이 될 수 없는 타입 상한(upper bound)를 지정해야 한다.
널 가능성과 자바#
- 자바 코드에도 애노테이션으로 표시된 널 가능성 정보가 있다.
- 자바의
@Nullable String은 코틀린 쪽에서 볼 때 String?와 같고, 자바의 @NotNull String은 코틀린쪽에서 볼 때 String과 같다. - JSR-305 표준(
javax.annotation 패키지), 안드로이드(android.support.annotation 패키지), 젯브레인스 도구들이 지원하는 애노테이션(org.jetbrains.annotations) 등이 코틀린이 이해할 수 있는 널 가능성 애노테이션들이다.
- 널 가능성 애노테이션이 자바 코드에 없는 경우, 자바의 타입은 코틀린의 플랫폼 타입(platform type)이 된다.
- 플랫폼 타입: 코틀린이 널 관련 정보를 알 수 없는 타입
- 코틀린에서 널이 될 수 있는 타입으로 처리해도되고 널이 될 수 없는 타입으로 처리해도 된다.
- 만약 잘못사용하게 된다면
NullPointerExceptoin이 발생할 수 있다. - 플랫폼 타입은 코틀린 컴파일러가
String!과 같이 느낌표를 뒤에 붙인다.
- 코틀린 컴파일러는 public 코틀린 함수의 널이 아닌 타입인 파라미터와 수신 객체에 대한 널 검사를 추가해준다.
- 따라서 public 함수에 널 값을 사용하면 즉시 예외가 발생한다. 이 때
NullPointerException이 아니라 수신 객체($receiver)로 널을 받을 수 없다는 더 자세한 예외가 발생한다.
- 코틀린이 플랫폼 타입을 도입한 이유
- 모든 자바 타입을 널이 될 수 있는 타입으로 다룰 수도 있었다.
- 하지만 그러면 널이 될 수 없는 값에 대해서도 불필요한 널 검사가 들어간다. 이 때문에 플랫폼 타입을 도입했다.
- 코틀린에서 자바 메소드를 오버라이드할 때 그 메소드의 파라미터와 반환 타입을 널이 될 수 있 수 있는 타입으로 선언할지 널이 될 수 없는 타입으로 선언할지 결정할 수 있다.
- 코틀린 컴파일러는 널이 될 수 없는 타입으로 선언한 모든 파라미터에 대해 널이 아님을 검사하는 단언문을 만들어준다.
코틀린의 원시 타입#
- 코틀린은 원시 타입과 래퍼 타입을 구분하지 않는다.
원시 타입: Int, Boolean 등#
- 자바는 원시 타입과 참조 타입을 구분한다.
- 원시 타입은 변수에 그 값이 직접 들어가지만, 참조 타입의 변수에는 메모리상의 객체 위치가 들어간다.
- 원시 타입의 값을 더 효율적으로 저장하고 여기저기 전달 할 수 있다.
- 하지만 원시 타입의 값에 대해서 메소드를 호출하거나 컬렉션에 원시 타입 값을 담을 수는 없다.
- 코틀린은 원시 타입과 래퍼 타입을 구분하지 않는다.
- 실행 시점에 숫자 타입은 가능한 한 가장 효율적인 방식으로 쵸현된다.
- 대부분의 경우 코틀린의
Int 타입은 자바 int 타입으로 컴파일된다. 이런 컴파일이 불가능한 경우는 컬렉션과 같은 제네릭 클래스를 사용하는 경우뿐이다.
널이 될 수 있는 원시 타입: Int?, Boolean? 등#
- null 참조를 자바의 참조 타입의 변수에만 대입할 수 있기 때문에 널이 될 수 있는 코틀린 타입은 자바 원시 타입으로 표현할 수 없다.
- 따라서 코틀린이 널이 될 수 있는 원시 타입을 사용하면 그 타입은 자바의 래퍼타입으로 컴파일된다.
- 재내릭 클래스의 경우 래퍼 타입을 사용한다.
- 이렇게 컴파일 하는 이유는 JVM에서 제네릭을 구현하는 방법 때문이다. JVM은 타입 인자로 원시 타입을 허용하지 않는다.
숫자 변환#
- 코틀린은 한 타입의 숫자를 다른 타입의 숫자로 자동 변환하지 않는다.
- 결과 타입이 허용하는 숫자의 범위가 원래 타입의 범위보다 넓은 경우조차도 자동 변환은 불가능하다.
val i = 1
val l: Long = i.toLong()
- 코틀린은 모든 원시 타입(
Boolean 제외)에 대한 변환 함수를 제공한다. - 코틀린은 개발자의 혼란으 피하기 위해 타입 변환을 명시하기로 결정했다.
- 원시 타입 리터럴
- L 접미사가 붙은
Long 타입 리터럴: 123L - 표준 부동소수점 표기법을 사용한
Double 타입 리터럴: 0.12, 2.0, 1.2e10, 1.2e-10 - f나 F 접미사가 붙은
Float 타입 리터럴: 123.4f, .456F, 1e3f - 0x나 0X 접두사가 붙은 16진 리터럴: 0xCAFEBABE, 0xbcdL
- 0b나 0B 접두사가 붙은 2진 리터럴: 0b00000101
- 숫자 리터럴을 사용할 때는 보통 변환 함수를 호출할 필요가 없다. 직접 변환하지 않아도 숫자 리터럴을 타입이 알려진 변수에 대입하거나 함수에게 인자로 넘기면 컴파일러라 필요한 변환을 자동으로 넣어준다.
- 산술 연산자는 적당한 타입의 값을 받아들일 수 있게 이미 오버로드돼 있다.
- 코틀린 산술 연산자에서도 자바와 똑같이 숫자 연산시 overflow가 발생할 수 있다. 코틀린은 overflow를 검사하느라 추가 비용을 들이지 않는다.
- 코틀린은 문자열을 원시 타입으로 변환하는 여러 함수를 제공한다.
toInt, toByte, toBoolean 등- 파싱에 실패하면
NumberFormatException이 발생한다.
Any, Any?: 최상위 타입#
- 자바에서는 참조 타입만
Object를 정점으로 하는 타입 계층에 포함되며, 원시 타입은 그런 계층에 들어있지 않다. - 코틀린에서는
Any가 Int 등의 원시 타입을 포함한 모든 타입의 조상 타입이다. - 자바 메소드에서
Object를 인자로 반환하면 코틀린에서는 Any!로 취급한다. - 코틀린 함수가
Any를 사용하면 자바 바이트코드의 Object로 컴파일된다. toString, equals, hashCode를 제외하고, Object에 있는 다른 메소드(wait, notify 등)은 Any에서 사용할 수 없다. 그런 메소드를 호출하고 싶다면 Object 타입으로 값을 캐스트해야 한다.
Unit 타입: 코틀린의 void#
- 코틀린
Unit 타입은 자바 void와 같은 기능을 한다. - 코틀린 함수의 반환 타입이
Unit이고 그 함수가 제네릭 함수를 오버라이드하지 않는다면 그 함수는 내부에서 자바 void 함수로 컴파일된다. Unit의 차이점은, Unit은 일반적인 타입이며, void와 달리 Unit을 타입 인자로 쓸 수 있다.Unit 타입에 속한 값은 단 하나뿐이며 그 이름도 Unit이다.- 이름이
Unit인 이유: 단 하나의 인스턴스만 갖는 타입이기 때문이다.
Nothing 타입: 이 함수는 결코 정상적으로 끝나지 않는다#
- 코틀린에는 결코 성공적으로 값을 돌려주는 일이 없으므로 ‘반환 값’이라는 개념 자체가 의미 없는 함수가 일부 존재한다.
- 그런 경우를 표헌하기 위해 코틀린에는
Nothing이라는 특별한 반환 타입이 있다. - 인스턴스를 생성할 수 없고, 이 함수가 절대 값을 반환할 일이 없다는 것을 의미한다.
컬렉션과 배열#
널 가능성과 컬렉션#
- 널이 될 수 있는
Int로 이뤄진 리스트: List<Int?> Int로 이뤄진 널이 될 수 있는 리스트: List<Int>?- 널이 될 수 있는
Int로 이뤄진 널이 될 수 있는 리스트: List<Int?>?
읽기 전용과 변경 가능한 컬렉션#
- 코틀린에서는 컬렉션 안의 데이터에 접근하는 인터페이스와 컬렉션 안의 데이터를 변경하는 인터페이스를 분리했다.
Collection 인터페이스를 사용하면 컬렉션 안의 원소에 대해 이터레이션하고, 컬렉션의 크기를 얻고, 어떤 값이 컬렉션 안에 들어있는지 검사하고, 컬렉션에서 데이터를 읽는 여러 다른 연산을 수행할 수 있다.MutableCollection은 일반 인터페이스인 Collection을 확장하여 원소를 추가하거나, 삭제하거나, 컬렉션 안의 원소를 모두 지우는 등의 메소드를 더 제공한다.
- 코드에서 가능하면 항상 읽기 전용 인터페이스를 사용하는 것을 일반적인 규칙으로 삼아라.
- 프로그램에서 데이터에 어떤 일이 벌어지는지를 더 쉽게 이해하기 위함이다.
- 어떤 컴포넌트의 내부 상태에 컬렉션이 포함된다면 그 컬렉션을
MutableCollection을 인자로 받는 함수에 전달할 때는 어쩌면 원본의 변경을 막기 위해 컬렉션을 복사해야할 수도 있다. (이런 패턴을 방어적 복사라고 부른다.)
- 컬렉션 인터페이스를 사용할 때 읽기 전용 컬렉션이라고해서 꼭 변경 불가능한 컬렉션을 필요는 없다.
- 이런 상황에서 컬렉션을 참조하는 다른 코드를 호출하거나 병렬 실행한다면 컬렉션을 사용하는 도중에 다른 컬렉션이 그 컬렉션의 내용을 변경하는 상황이 생길 수 있고, 이런 상황에서는
ConcurrentModificationException이나 다른 오류가 발생할 수 있다. - 따라서 읽기 전용 컬렉션이 thread safe 하지 않다는 점을 명심해야 한다.
코틀린 컬렉션과 자바#
| 컬렉션 타입 | 읽기 전용 타입 | 변경 가능 타입 |
|---|
| List | listOf | mutableListOf, arrayListOf |
| Set | setOf | mutableSetOf, hashSetOf, linkedSetOf, sortedSetOf |
| Map | mapOf | mutableMapOf, hashMapOf,linkedMapOf, sortedMapOf |
- 읽기 전용 타입이어도, 내부에서는 변경 가능한 클래스다.
- 자바는 읽기 전용 컬렉션과 변경 가능 컬렉션을 구분하지 않으므로, 코틀린에서 읽기전용 Collection으로 선언된 객체라도 자바 코드에서는 그 컬렉션 객체의 내용을 변경할 수 있다.
- 널이 아닌 원소로 이뤄진 컬렉션 타입에서도 발생한다.
- 널이 아닌 원소로 이뤄진 컬렉션을 자바 메소드로 넘겼는데 자바 메소드가 널을 컬렉션에 넣을 수도 있다.
컬렉션을 플랫폼 타입으로 다루기#
- 자바 쪽에서 선언한 컬렉션 타입의 변수를 코틀린에서는 플랫폼 타입으로 본다.
- 플랫폼 타입인 컬렉션은 기본적으로 변경 가능성에 대해 알 수 없다. 따라서 코틀린 코드는 그 타입을 읽기 전용 컬렉션이나 변경 가능한 컬렉션 어느 쪽으로든 다룰 수 있다.
- 오버라이드하려는 메소드의 자바 컬렉션 타입을 어떤 코틀린 컬렉션 타입으로 표현할지 결정해야 한다.
- 컬렉션이 널이 될 수 있는가?
- 컬렉션의 원소가 널이 될 수 있는가?
- 오버라이드하는 메소드가 컬렉션을 변경할 수 있는가?
객체의 배열과 원시 타입의 배열#
- 코틀린에서 배열을 만드는 방법
arrayOf 함수에 원소를 넘기면 배열을 만들 수 있다.arrayOfNulls 함수에 정수 값을 인자로 넘기면 모든 원소가 null이고 인자로 넘긴 값과 크기가 같은 배열을 만들 수 있다. 물론 원소 타입이 널이 될 수 있는 타입인 경우엠나 이 함수를 쓸 수 있다.Array 생성자는 배열 크기와 람다를 인자로 받아서 람다를 호출해서 각 배열 원소를 초기화해준다. arrayOf를 쓰지 않고 각 원소나 널이 아닌 배열을 만들어야 하는 경우 이 생성자를 사용한다.
Array<Int>같은 타입을 선언하면 그 배열은 박싱된 정수 배열이 된다.- 코틀린은 원시 타입의 배열을 표현하는 별도 클래스를 각 원시 타입마다 하나씩 ㅔ공한다.
IntArray, ByteArray, CharArray, BooleanArray 등
- 박싱되지 않은 원시 타입의 배열을 만드는 방법
- 각 배열 타입의 생성자는
size 인자를 받아서 해당 원시 타입의 디폴트 값(보통은 0)으로 초기화된 size 크기의 배열을 반환한다. - 팩토리 함수(
IntArray를 생성하는 intArrayOf 등) 여러 값을 가변 인자로 받아서 그런 값이 들어간 배열을 반환한다. - 크기와 람다를 인자로 받는 생성자를 사용한다.