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title: Java Optional
tags: [과외(기태)]

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# Java Optional

- 개발을 하다보면 가장 많이 발생하는 예외 중 하나가 바로 NPE(Null Pointer Exception)이다. 자바에서는 Optional이라는 클래스를 제공함으로써 이 NPE를 회피하는 효과적인 방법을 제시한다.

## Optional이란?

- Optional은 Java 8에서 도입된 클래스로, Null Pointer Exception을 방지하고, Null을 보다 명확하게 처리하도록 돕는 기능을 제공한다.
- Optional은 java.util 패키지에 포함되어 있는 클래스로, 이 클래스의 주 목적은 Null이 될 수 있는 객체를 감싸는 데에 있다.
- 값이 Null일 가능성이 있는 객체를 직접 다루는 대신, Optional 객체를 통해 간접적으로 다루게 한다. 이렇게 함으로써 Optional은 개발자가 의도치 않은 Null Pointer Exception에 대한 방어적인 코딩을 할 수 있게 돕는다.

## 백문이불여일견

### Optional 사용 전

```java
public String getCarInsuranceName(Person person) {
    // return person.getCar().getInsurance().getName();

    if (person != null) {
        Car car = person.getCar();
        if (car != null) {
            Insurance insurance = car.getInsurance();
            if (insurance != null) {
                return insurance.getName();
            }
        }
    }
    return "Unknown";
}
```

### Optional 사용 후

```java
public String getCarInsuranceName(Person person) {
    return Optional.ofNullable(person)
            .map(Person::getCar)
            .map(Car::getInsurance)
            .map(Insurance::getName)
            .orElse("Unknown");
}
```

## Optional의 장점

### 1. 명확한 의도의 표현

- Optional은 메서드가 결과를 반환하지 않을 수 있다는 것을 명확하게 표현한다. 즉, Optional을 사용하면 Null을 반환하는 것이 아니라, 비어있는 Optional을 반환하는 것이 가능해진다.

### 2. Null Pointer Exception 방지

- Optional은 Null 값을 직접 다루는 것이 아니라 감싸서 다루므로, NullPointerException을 방지할 수 있다.

## Optional 사용 방법

### Optional 생성하기

Optional 객체를 생성하는 방법은 간단하다.

```java
Optional<String> optional = Optional.of("Hello World");
```

> 위 코드는 "Hello World"라는 문자열을 가진 Optional 객체를 생성한다.

- 만약 Null 값을 가진 Optional 객체를 생성해야하는 경우에는 `Optional.empty()` 메서드를 사용한다.

```java
Optional<String> optional = Optional.empty();
```

> 위 코드는 빈 Optional 객체를 생성하는 코드이다.

- 만약 Null이 될 수 있는 값을 Optional 객체로 감싸려면 `Optional.ofNullable()` 메서드를 사용한다.

```java
String str = null;
Optional<String> optional = Optional.ofNullable(str);
```

위 코드는 Null 값을 가진 Optional 객체를 생성한다.

### Optional 값 접근하기

Optional 객체의 값을 얻으려면 `get()` 메서드를 사용한다.

```java
Optional<String> optional = Optional.of("Hello World");
String value = optional.get(); // "Hello World"
```

하지만 만약 Optional 객체가 비어 있으면 `get()` 메서드는 NoSuchElementException을 던진다. 따라서 `get()` 메서드를 호출하기 전에 `isPresent()` 메서드를 사용하여 Optional 객체가 값이 있는지 확인해야 한다.

```java
Optional<String> optional = Optional.of("Hello World");
if (optional.isPresent()) {
    String value = optional.get(); // "Hello World"
}
```

그런데 이 방법은 여전히 Null 확인 로직을 직접 다루게 한다. 그 대신 Optional에서 제공하는 `orElse()` 메서드를 사용하여 Optional 객체가 비어 있을 때의 기본 값을 설정할 수 있다.

```java
Optional<String> optional = Optional.empty();
String value = optional.orElse("Default Value"); // "Default Value"
```

## Optional의 더 많은 기능들

### ifPresent()

`ifPresent()` 메서드는 값이 존재하는 경우에만 주어진 작업을 실행하는 메서드이다. 이 메서드는 매개변수로 Consumer 함수형 인터페이스를 받는다.

```java
Optional<String> optional = Optional.of("Hello World");
optional.ifPresent(value -> System.out.println(value)); // "Hello World"
```

### orElseGet()

`orElseGet()` 메서드는 Optional 객체가 비어있을 때 실행할 Supplier 함수형 인터페이스를 인자로 받는다. 이 메서드는 `orElse()` 메서드와 비슷하지만, 기본값을 동적으로 생성할 수 있다는 점에서 차이가 있다.

```java
Optional<String> optional = Optional.empty();
String value = optional.orElseGet(() -> "Default Value"); // "Default Value"
```

#### `orElse()`와 `orElseGet()`의 차이

`orElse()`와 `orElseGet()`은 모두 Java의 Optional 클래스에 포함된 메서드로, Optional 객체가 비어있는 경우에 대한 대체 값을 제공한다. 하지만 두 메서드는 사용 방식에 약간의 차이가 있다.

`orElse()` 메서드는 인수로 받은 값을 반환한다. 이 인수는 Optional 객체가 비어있는지 여부와 상관없이 항상 계산된다. 따라서 이 인수는 CPU 또는 메모리 자원을 많이 사용하는 "무거운" 연산이 아닐 때 사용하는 것이 좋다.

```java
Optional<String> optional = Optional.empty();
String value = optional.orElse(expensiveOperation());
```

위의 코드에서 `expensiveOperation()`은 Optional 객체가 비어있는지 여부에 관계없이 항상 실행된다.

반면에, `orElseGet()` 메서드는 인수로 받은 Supplier를 호출하여 그 결과를 반환한다. 이 Supplier는 Optional 객체가 비어 있을 때만 실행되므로, CPU 또는 메모리 자원을 많이 사용하는 "무거운" 연산을 실행할 때 사용하는 것이 좋다.

```java
Optional<String> optional = Optional.empty();
String value = optional.orElseGet(() -> expensiveOperation());
```

위의 코드에서 `expensiveOperation()`은 Optional 객체가 비어 있을 때만 실행된다.

따라서 `orElse()`와 `orElseGet()`의 주된 차이점은 비어있는 Optional 객체에 대한 대체 값을 언제 계산하느냐에 있다. `orElse()`는 항상 계산하고, `orElseGet()`은 필요할 때만 계산한다.

### orElseThrow()

`orElseThrow()` 메서드는 Optional 객체가 비어있을 때 예외를 발생시키는 메서드이다. 이 메서드는 `orElseGet()` 메서드와 비슷하지만, 비어있는 경우 Supplier 함수형 인터페이스에 의해 제공되는 예외를 던진다.

```java
Optional<String> optional = Optional.empty();
String value = optional.orElseThrow(() -> new IllegalArgumentException("Optional is empty"));
```

### filter(), map(), flatMap()

Optional 클래스는 `filter()`, `map()`, `flatMap()` 등의 메서드를 제공하여 Optional 객체를 더 유연하게 다룰 수 있다. 이들 메서드는 Stream 인터페이스의 동일한 메서드와 비슷한 동작을 한다.

`filter()` 메서드는 Predicate 함수형 인터페이스를 인자로 받아 Optional 객체의 값을 테스트하고, 테스트를 통과하는 값만을 포함하는 새로운 Optional 객체를 반환한다.

```java
Optional<String> optional = Optional.of("Hello World");
Optional<String> filtered = optional.filter(value -> value.length() > 10); // Optional["Hello World"]
```

`map()` 메서드는 Function 함수형 인터페이스를 인자로 받아 Optional 객체의 값을 변환하고, 그 결과를 포함하는 새로운 Optional 객체를 반환한다.

```java
Optional<String> optional = Optional.of("Hello World");
Optional<Integer> mapped = optional.map(String::length); // Optional[11]
```

`flatMap()` 메서드는 Function 함수형 인터페이스를 인자로 받아 Optional 객체의 값을 변환하고, 그 결과를 포함하는 새로운 Optional 객체를 반환한다. 이 메서드는 `map()` 메서드와 비슷하지만, 변환 함수의 결과가 Optional인 경우에 유용하다.

```java
Optional<String> optional = Optional.of("Hello World");
Optional<Optional<String>> mapped = optional.map(value -> Optional.of(value.toLowerCase())); // Optional[Optional["hello world"]]
Optional<String> flatMapped = optional.flatMap(value -> Optional.of(value.toLowerCase())); // Optional["hello world"]
```

## Optional 사용 시 주의사항

Java의 `Optional` 클래스는 null 값을 안전하게 처리하는 데 도움이 되는 강력한 도구이지만, 모든 상황에 적합한 것은 아니다. 마지막으로 이와같은 `Optional` 사용에 대한 주요 고려 사항을 알아보자.

- **Optional이 null이 될 수 있는 경우**
  - 아이러니하게도, `Optional` 객체 자체가 null이 될 수 있다. 이러한 상황은 피해야 한다. `Optional`을 사용하는 주요 목적이 null 참조를 피하는 것이기 때문이다.
- **필드로서의 Optional**
  - 일반적으로 클래스 필드로서 `Optional`을 사용하는 것은 권장되지 않는다. `Optional`은 반환 타입으로 사용되거나 메소드 인자로 사용될 수 있지만, 필드에 `Optional`을 사용하면 메모리 사용량이 증가하고, 직렬화 문제가 발생할 수 있다.
- **컬렉션과 배열에 대한 Optional**
  - 컬렉션, 배열 또는 스트림에서 `Optional`을 사용하는 것은 일반적으로 불필요하다. 이러한 타입들은 이미 "empty" 상태를 가질 수 있으므로, `Optional`을 사용하여 이를 표현하는 것은 복잡성을 불필요하게 증가시킨다.
- **비용과 성능**
  - `Optional` 객체의 생성과 처리는 일정량의 오버헤드를 가진다. 대부분의 경우, 이 오버헤드는 무시할 만큼 작지만, 성능이 매우 중요한 상황에서는 고려해야 할 요소다.
- **Optional 체이닝**
  - `Optional` 메소드를 체이닝하는 것은 코드를 간결하게 만들 수 있지만, 복잡한 체이닝은 가독성을 해칠 수 있다.
- **null 반환**
  - `Optional`을 사용하는 주요 목적 중 하나는 null을 반환하는 것을 피하는 것이다. 그러나 `Optional` 메소드 중 하나인 `orElse(null)`은 결국 null을 반환하게 된다. 이러한 사용은 `Optional`의 목적에 반하는 것으로 볼 수 있다.
