item 18) 상속보다는 컴포지션을 사용하라

상속의 문제점

클래스 상속을 사용하는 경우 코드를 재사용할 수 있다는 장점이 있지만, 다른 패키지의 구체 클래스를 상속할 때 위험을 초래한다.
상속은 상위 클래스와 하위 클래스가 순수한 is-a 관계일 때 사용해야 한다.

캡슐화를 깨뜨리는 상속

상위 클래스의 내부 구현이 변함에 따라 하위 클래스의 동작에 이상이 생길 수 있다.
상위 클래스 설계자가 확장을 충분히 고려하고 문서화를 해두지 않는다면 하위 클래스는 상위 클래스의 변경에 따라 수정되어야 한다
예를 들어 아래와 같이 HashSet을 구현한 임의의 InstrumentedSet 클래스에서 addAll 메서드를 사용하여 addCount를 증가시킬 경우를 생각해본다. 만약 3개의 인자를 더한다면 addCount가 3이어야 하겠지만, HashSet의 addAll 메서드 내부에서 add 메서드를 사용(self-use)하고 있어 의도치 않게 두 번 더해지는 결과가 나온다.

public class InstrumentedSet<E> extends ForwardingSet<E> {
    private int addCount = 0;

    public InstrumentedSet(Set<E> s) {
        super(s);
    }

    @Override
    public boolean add(E e) {
        addCount++;
        return super.add(e);
    }

    @Override public boolean addAll (Collection< ? extends E > c){
        addCount += c.size();
        return super.addAll(c);

    }
}

자신의 다른 부분을 사용하는 self-use 여부는 해당 클래스의 내부 구현 방식이며 전반적인 정책인지, 다음 릴리즈에 유지되는지 알 수 없다.

상위 클래스에 새로운 메서드를 추가했을 때

상위 클래스의 다음 릴리즈에서 나온 새로운 메서드를 이용해 하위 클래스에서 '허용되지 않은' 원소를 추가하면 문제가 발생한다. (ex. Hashtable, Vector가 컬렉션 프레임워크에 포함되었을 때 보안 문제들을 수정해야 했다.)

하위클래스에 추가한 메서드가 상위 클래스 새 릴리즈에서 추가된 메서드와 같은 시그니처를 가지고 다른 반환 타입을 가질 때

시그니처가 같고 반환 타입이 다르면 컴파일조차 불가능
이미 하위 클래스에서 정의되었기 때문에 상위 클래스의 메서드가 요구하는 규약을 만족하지 못할 가능성이 크다.

컴포지션 설계

새로운 클래스를 만들고 private 필드로 기존 클래스의 인스턴스를 참조한다.
Forwarding 메서드를 구현한다.

Forwarding 메서드: 기존 클래스에 대응하는 메서드를 호출해 결과를 반환하도록 새 클래스에 생성한 인스턴스 메서드

새 클래스는 기존 클래스의 내부 구현방식이나 새로운 메서드 추가에 영향받지 않는다.
컴포지션을 써야할 상황에서 상속을 사용하면 내부 구현에 묶이고 클래스의 성능도 영원히 제한되며 클라이언트가 노출된 내부에 직접 접근할 수 있다.
컴포지션은 상위 클래스의 결함을 숨기는 새로운 API를 설계할 수 있다.
아래는 상속 대신 컴포지션을 사용하는 예시이다.

ForwardingSet 클래스

전달 메서드만으로 이뤄진 재사용 가능한 전달 클래스이다.
작성이 귀찮을 수 있으나 인터페이스 당 하나만 만들어두면 원하는 기능을 덧씌우는 클래스를 손쉽게 구현 가능하다.

public class ForwardingSet<E> implements Set<E> {

    private final Set<E> s;
    public ForwardingSet(Set<E> s) { this.s = s;}

    public void clear() { s.clear(); }
    public boolean contains(Object o) {return s.contains(o); }
    public boolean isEmpty() { return s.isEmpty(); }
    public int size() { return s.size(); }
    public Iterator<E> iterator() { return s. iterator(); }
    public boolean add(E e) { return s.add(e); }
    public boolean remove(Object o) {return s.remove(o); }
    public boolean containsAll(Collection<?> c) { return s.containsAll(c); }
    public boolean addAll(Collection<? extends E> c) { return s.addAll(c); }
    public boolean removeAll(Collection<?> c) { return s.removeAll(c); }
    public boolean retainAll(Collection<?> c) { return s.retainAll(c); }
    public Object[] toArray() { return s.toArray(); }
    public <T> T[] toArray(T[] a) { return s.toArray(a); }
    @Override public boolean equals(Object o) { return s.equals(o); }
    @Override public int hashCode() {return s.hashCode(); }
    @Override public String toString() { return s.toString(); }

}

InstrumentedSet 클래스

HashSet의 모든 기능을 정의한 Set 인터페이스를 구현해 설계되었기에 견고하고 유연하다.
Set의 인스턴스를 인수로 받는 생성자를 제공한다.
다른 인스턴스를 감싸고 있는 래퍼 클래스(wrapper class)이며, 다른 Set에 계측 기능을 덧씌웠기에 데코레이터 패턴이라고도 한다.

public class InstrumentedSet<E> extends ForwardingSet<E> {
    private int addCount = 0;

    public InstrumentedSet(Set<E> s) {
        super(s);
    }

    @Override
    public boolean add(E e) {
        addCount++;
        return super.add(e);
    }

    @Override public boolean addAll (Collection< ? extends E > c){
        addCount += c.size();
        return super.addAll(c);

    }

    public int getAddCount () {
        return addCount;
    }
}

래퍼 클래스는 단점이 거의 없지만, 자기 자신의 참조를 다른 객체에 넘겨 다음 호출에 사용하도록 하는 콜백 프레임워크와는 어울리지 않는다. 내부 객체는 자신을 감싸는 래퍼의 존재를 몰라 자신의 참조를 넘기고, 콜백 시 래퍼가 아닌 내부 객체를 호출하게 된다.
위임(delegation): composition과 forwarding의 조합이다. 래퍼 객체가 내부 객체에 자기 자신의 참조를 넘기는 경우 해당된다.

Previousitem 17) 변경 가능성을 최소화하라 Nextitem 19) 상속을 고려해 설계하고 문서화하고, 그러지 않았다면 상속을 금지하라

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