clone 재정의는 주의해서 진행하라(1) - [3장. 모든 객체의 공통 메서드(아이템13)]

  이번 글에서는 clone을 재정의 할 때 어떤 점을 주의해서 재정의 해야 하는지 알아보고자 한다. clone의 기본적인 사용방법보다는 주의점에 초점이 맞춰져 있으므로 clone의 기본적인 사용방법을 알고 싶다면 이전 글을 참고하기 바란다.

  clone을 재정의할 때 크게 2가지 상황으로 구분할 수 있다. 첫 번째는 불변 객체에서의 clone이고 두 번째는 가변 객체에서의 clone이다.

  먼저 불변 객체에 clone을 재정의할 때 주의점을 살펴보고, 다음 글을 통해 가변 객체에 clone을 재정의할 때 주의점을 살펴보도록 하자.

 

1. clone 규약 👩‍🌾

  clone을 오버라이딩해서 우리가 만든 클래스에 재정의를 할 때 다음과 같은 조건(규약)을 만족하게 만들어야 한다. 아래의 3가지 규약을 기억하고 어떻게 규약을 지키면서 clone을 재정의 하는지 알아보도록 하자.

1. x.clone() != x
   clone으로 얻은 인스턴스는 원본과는 다른 인스턴스여야 한다.
   즉, 참조값이 달라야 한다.
2. x.clone().getClass() == x.getClass()
   원본과 동일한 클래스여야 한다.
3. x.clone().equals(x) → 일반적으로는 true이지만 필수는 아니다!
   값이 다를 수도 있는 이유는 유일한 식별자(id 등등)와 같이 달라져야 하는 인스턴스 값이 있는 경우가 있기 때문이다.

 

2. 불변 객체에서의 clone 👨‍🍳

public class User implements Cloneable {
	private final String name;
	private final int age;

	public User(String name, int age) {
		super();
		this.name = name;
		this.age = age;
	}

	@Override
	public User clone() {
		try {
			return (User) super.clone();
		}catch(CloneNotSupportedException e) {
			throw new AssertionError(); // 일어날 수 없는 일이다.
		}
	}
}

  기본적으로 clone을 재정의하는 방식은 위와 같다. 이때 아래와 같이 super.clone()을 사용하는 게 아니라 생성자를 이용해서 구현해도 되지 않을까라는 생각을 할 수 있다.

public class User implements Cloneable {
	private final String name;
	private final int age;

	public User(String name, int age) {
		super();
		this.name = name;
		this.age = age;
	}

	@Override
	public User clone() {
		User result = new User(this.name, this.age);
		return result;
	}
}

  이렇게 하면 큰 문제점이 생기게 된다. User를 상속해서 사용하는 SubUser가 있다고 하자. SubUser에서는 clone()을 아래와 같이 구현하게 된다면 ClassCastException이 발생하게 된다.

public class SubUser extends User implements Cloneable {

	public SubUser(String name, int age) {
		super(name, age);
	}

	@Override
	public SubUser clone() {
		return (SubUser) super.clone();
	}
}

----------

public static void main(String[] args) {
    SubUser subUserOrigin = new SubUser("amenable", 24);
    SubUser subUserCopy = subUserOrigin.clone(); // ClassCastException
}

  그 이유는 super.clone()으로 얻게 되는 값의 타입이 비결정적이기 때문이다! 

  호출되는 곳의 타입으로 super.clone()의 타입이 결정된다. 즉, 어디서 호출되느냐에 따라서 super.clone()의 타입이 결정된다는 것이다.

  User 클래스의 clone을 호출하면 super.clone의 타입은 User이고, SubUser 클래스의 clone을 호출하면 super.clone()으 타입이 SubUser가 된다. 아래의 코드에서 얻게 되는 타입을 본다면 쉽게 이해할 수 있다. (각 클래스에서의 출력문을 참고하자)

// 생성자를 이용해서 clone을 구현한 경우
// User의 clone을 호출하는 경우
public class User implements Cloneable {
	private final String name;
	private final int age;

	public User(String name, int age) {
		super();
		this.name = name;
		this.age = age;
	}

	@Override
	public User clone() {
		User result = new User(this.name, this.age);
		System.out.println(result.getClass()); // class User
		return result;
	}
}

----------

public class SubUser extends User implements Cloneable {

	public SubUser(String name, int age) {
		super(name, age);
	}

	@Override
	public SubUser clone() { 
		System.out.println(super.clone().getClass()); // class User
		return (SubUser) super.clone();
	}
}

----------

public static void main(String[] args) {
    User userOrigin = new User("amenable", 24);
    User userCopy = userOrigin.clone();
}

// 생성자를 이용해서 clone을 구현한 경우
// SubUser의 clone을 호출하는 경우
public class User implements Cloneable {
	private final String name;
	private final int age;

	public User(String name, int age) {
		super();
		this.name = name;
		this.age = age;
	}

	@Override
	public User clone() {
		User result = new User(this.name, this.age);
		System.out.println(result.getClass()); // class SubUser
		return result;
	}
}

----------

public class SubUser extends User implements Cloneable {

	public SubUser(String name, int age) {
		super(name, age);
	}

	@Override
	public SubUser clone() { 
		System.out.println(super.clone().getClass()); // class SubUser
		return (SubUser) super.clone();
	}
}

----------

public static void main(String[] args) {
    SubUser subUserOrigin = new SubUser("amenable", 24);
    SubUser subUserCopy = subUserOrigin.clone(); // ClassCastException
}

  공변 반환타입을 이용한다면 ClassCastException이 뜨지 않아야 한다고 생각할 수 있다. 공변 반환타입이란 '재정의한 메서드의 반환 타입은 상위 클래스의 메서드가 반환하는 타입의 하위 타입이 될 수 있다'는 것이다. 즉, 반환 타입을 하위 타입으로 바꿀 수 있다는 것이지, 오버라이딩 할 때 상위 타입을 하위 타입으로 변환해서 사용할 수 있다는 것이 아니다.

  본론으로 돌아와서 만약 생성자를 사용해서 clone을 구현하게 된다면 해당 클래스의 clone을 재정의하는 자손클래스(SubUser)에서는 super.clone()으로 상위 타입(User)을 받고 그것을 다시 하위 타입(User → SubUser)으로 변경을 하는 상황이 발생하게 된다. 그렇기 때문에 이러한 상황에서 당연히 ClassCastException이 발생한다.

(하위 타입을 상위 타입으로 변환해서 사용할 수 있지만, 상위 타입을 하위 타입으로 변환해서 사용할 수 없다) 
  그러므로 clone을 재정의 할 때는 super.clone()을 사용하도록 하자!

 

 

  다음 글을 통해 가변 객체에서는 clone을 어떻게 정의해야 하는지 계속해서 알아보도록 하자.

 

해당 글은 백기선 님의 '이펙티브 자바 완벽 공략'을 수강하고 작성한 것입니다.