Item 61 - 박싱된 기본 타입보다는 기본 타입을 사용하라

자바의 데이터 타입

• 기본 타입 : byte, short, int, long, float, double, char, boolean
• 참조 타입 : 클래스 타입, 인터페이스 타입, 배열 타입, 열거 타입 (ex. String, List..)
• 기본 타입은 모두 대응되는 참조 타입이 하나씩 있으며, 이를 박싱된 기본 타입이라고 한다.
  • Byte, Short, Integer, Long, Float, Double, Character, Boolean
• 오토 박싱과 오토 언박싱 덕분에 두 타입을 크게 구분하지 않고 사용할 수는 있지만, 둘의 차이가 사라지는 것은 아니다.

기본 타입 vs 박싱된 기본 타입

(1) 기본 타입은 값만 가지고 있으나, 박싱된 기본 타입은 값에 더해 식별성이란 속성도 갖는다.

즉, 박싱된 기본 타입의 두 인스턴스는 값이 같아도 서로 다르다고 식별될 수 있다.

@Test
void int_Integer_difference_test() {
    final int num1 = 1;
    final int num2 = 1;
    assertTrue(num1 == num2);

    final Integer num3 = 1;
    final Integer num4 = 1;
    assertTrue(num3 == num4);
    assertTrue(num3.equals(num4));

    final Integer num5 = new Integer(1);
    final Integer num6 = new Integer(1);
    assertFalse(num5 == num6); // 두 인스턴스가 서로 다르다고 식별됨.
    assertTrue(num5.equals(num6));
}

(2) 기본 타입의 값은 null을 가질 수 없으나 박싱된 기본 타입의 값은 null을 가질 수 있다.

int number = null; // 에러
Integer number = null; // 가능

(3) 기본 타입이 박싱된 기본 타입보다 시간과 메모리 사용면에서 더 효율적이다.

식별성(identity)

// Integer 값을 오름차순으로 정렬하는 비교자
// 잘못 구현된 비교자
Comprator<Integer> naturalOrder = (i, j) -> (i < j) ? -1 : (i == j ? 0 : 1);

• 위 코드는 웬만하면 버그 없이 코드가 잘 돌아간다.

하지만 아래의 경우는 어떨까?

naturalOrder.compare(new Integer(42), new Integer(42))

• 두 인스턴스의 값이 42이므로 비교자의 값이 0이 되야할 것 같지만, 실제로는 1이 나온다.
• 동일성 비교 연산자(==)는 기본 타입에서는 서로의 값을 비교해 주지만, 참조 타입에서는 객체가 서로 같은지를 판별한다.
• 즉, 박싱된 기본 타입에서는 값은 같지만 객체가 서로 다르므로 i == j가 false가 되고, 결과적으로 비교자의 값이 1이 된다.

해결 방법

// 문제를 수정한 비교자
Comprator<Integer> naturalOrder = (iBoxed, jBoxed) -> {
    int i = iBoxed, j = jBoxed; // 오토 언박싱
    return (i < j) ? -1 : (i == j ? 0 : 1);
}

• 박싱된 Integer 매개변수 값을 기본 타입 정수로 저장하고, 모든 비교를 기본 타입 변수로 수행하면 된다.

null 가능성

// 기이하게 동작하는 프로그램
public class Unbelievable {
    static Integer i;
  
    public static void main(String[] args) {
        if (i == 42) // NPE 발생 : i 객체가 null (0이 아니다.)
            System.out.println("믿을 수 없군!");
    }
}

• 기본 타입과 박싱된 기본 타입을 혼용한 연산에서는 기본적으로 박싱된 기본 타입의 박싱이 풀리게 된다.
• null 참조를 언박싱하면 NPE가 발생한다. 위 예시에서는 Integer i의 초깃값이 null이다.
• 해결 방법? i를 기본타입 int로 선언하자. (초깃값이 0이므로 NPE가 발생하지 않는다.)

성능 문제

// 끔찍이 느린 코드
public static void main(String[] args) {
    Long sum = 0L;
    for (long i = 0; i <= Integer.MAX_VALUE; i++) {
        sum += i;
    }
    System.out.println(sum);
}

• 위 코드는 지역변수 sum을 박싱된 기본 타입(Long)으로 선언하여 느려졌다.
• 연산과정에서 박싱과 언박싱이 반복해서 일어나 체감될 정도로 성능이 느려진다.

도대체 박싱된 기본 타입은 언제 써야 할까?

1. 컬렉션의 원소, 키, 값으로 사용할 때
   • 컬렉션은 기본 타입을 담을 수 없으므로 어쩔 수 없이 박싱된 기본 타입을 써야 한다.
2. 제네릭을 사용할 때
   • 제네릭에서도 기본 타입을 지원하지 않기 때문에 박싱된 기본 타입을 써야 한다.
3. 리플렉션을 통해 메서드를 호출할 때

💡 핵심 정리

• 오토박싱은 박싱된 기본 타입을 사용할 때 번거로움을 줄여준다. 하지만 위험까지 없애지는 않는다.
• 오토 언방식 과정에서 NPE를 던질 수 있다.
• 기본 타입을 박싱하는 작업은 필요 없는 객체를 생성하는 부작용을 일으킬 수도 있다.