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객체지향 프로그래밍 (OOP)
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Null Object

Null Object

Null Object 패턴이란?

Null Object 패턴은 객체 지향 프로그래밍에서 널Null 값으로 인해 발생할 수 있는 예외나 불필요한 조건문을 줄이는 데 유용한 디자인 패턴입니다. 이 패턴은 널 값을 사용하지 않고, 대신에 별도의 “Null” 역할을 하는 객체를 생성하여 로직의 흐름을 관리합니다. 즉, 널 대신 동작이 정의된 객체를 사용함으로써, 코드에서의 널 체크를 최소화할 수 있습니다.

Null Object 패턴 구조

D2 Diagram

  • Client → AbstractObject
    • 클라이언트는 AbstractObject 인터페이스를 통해 작업을 요청합니다.
    • AbstractObject는 RealObject 또는 NullObject로 요청을 전달합니다.
  • AbstractObject ← RealObject / NullObject
    • AbstractObject의 구현체는 RealObject 또는 NullObject입니다.
  • AbstractObject → RealObject
    • 요청이 RealObject로 전달되면 실제 작업을 수행합니다.
  • AbstractObject → NullObject
    • 요청이 NullObject로 전달되면 아무 작업도 수행하지 않습니다.

Null Object 패턴의 특징

널 체크 감소

널 객체를 사용하면 기존의 널 값을 체크하는 조건문을 제거할 수 있습니다. 대신 객체가 할 일을 미리 정의해 둠으로써, 널 값을 다루는 복잡한 조건문 없이도 안정적인 코드 흐름을 유지할 수 있습니다.

객체의 일관성 유지

널 객체는 실제 객체처럼 동작하기 때문에, 메서드를 호출할 때 널 포인터 예외NullPointerException 발생 가능성을 방지할 수 있습니다. 이는 특히 여러 객체가 상호작용할 때 일관된 동작을 보장합니다.

단순화된 로직

널 체크를 위한 여러 조건문을 제거하여 코드가 더 간결해집니다. 이를 통해 코드를 읽고 유지보수하는 것이 쉬워집니다.

Null Object 패턴 적용

Null Object 패턴의 필요성

코드에서 널 값을 처리하는 것은 매우 흔한 작업이지만, 널 체크가 많아지면 코드가 복잡해지고 가독성이 떨어집니다. 특히 여러 객체가 상호작용하는 복잡한 시스템에서는 널 포인터 예외가 발생하기 쉽습니다. 이를 방지하기 위해 널 객체를 활용하면 코드에서 널 체크를 최소화하고, 동작이 일관된 널 대체 객체를 사용할 수 있습니다.

잘못된 처리 

public class BookService
{
    private readonly IBookRepository _bookRepository;
    public BookService(IBookRepository bookRepository)
    {
        _bookRepository = bookRepository;
    }
    public string GetBookTitle(int id)
    {
        var book = _bookRepository.GetBookById(id);
        if (book == null)
        {
            return "No book found";
        }
        return book.Title;
    }
}

널 체크의 중복

널 체크가 필요할 때마다 조건문을 사용해야 하므로, 여러 곳에서 같은 로직이 반복될 수 있습니다.

복잡한 로직

널 값에 대해 처리를 해야 하는 상황이 많아질수록 조건문이 많아져 로직이 복잡해집니다. 이러한 방식은 유지보수성과 가독성을 저하시킵니다.

Null Object 패턴 적용 예시 

public interface IBook
{
    string Title { get; }
}
public class RealBook : IBook
{
    public string Title { get; private set; }
    public RealBook(string title)
    {
        Title = title;
    }
}
public class NullBook : IBook
{
    public string Title => "No book available";
}
public class BookService
{
    private readonly IBookRepository _bookRepository;
    public BookService(IBookRepository bookRepository)
    {
        _bookRepository = bookRepository;
    }
    public string GetBookTitle(int id)
    {
        IBook book = _bookRepository.GetBookById(id) ?? new NullBook();
        return book.Title;
    }
}

널 체크의 제거

Null Object 패턴을 적용하면, 코드에서 널 체크가 필요 없게 됩니다. 조건문 없이도 객체를 다룰 수 있으므로, 코드의 간결성과 가독성이 향상됩니다.

객체 일관성

Null 객체는 실제 객체와 동일한 인터페이스를 사용하기 때문에, 호출된 객체가 널인지 여부를 신경 쓸 필요 없이 일관된 방식으로 처리할 수 있습니다.

Null Object 패턴 구성 요소

Real 객체

실제 데이터를 나타내는 클래스. 예를 들어, RealBook 클래스는 실제 책 데이터를 다룹니다.

Null 객체

실제 객체가 존재하지 않을 때 대체되는 클래스. 예를 들어, NullBook 클래스는 존재하지 않는 책의 역할을 하며, 오류 없이 반환할 기본 동작을 정의합니다.

클라이언트

BookService와 같이 널 체크 대신 Null 객체를 받아서 처리하는 클래스입니다.

Null-Object Pattern 장단점

장점

코드의 간결성

널 체크를 위한 조건문을 제거하고, 대신 Null 객체를 사용하여 코드의 간결성을 높입니다.

널 포인터 예외 방지

Null 객체가 실제 객체처럼 동작하기 때문에, 널 포인터 예외 발생을 방지하고 프로그램의 안정성을 높일 수 있습니다.

일관된 동작 보장

클라이언트는 널 값 여부에 관계없이 항상 동일한 방식으로 객체를 처리할 수 있습니다. Null 객체는 인터페이스를 통해 동일한 동작을 보장합니다.

단점

추가 객체 생성

널 객체를 구현하려면 별도의 클래스를 정의해야 하므로 코드가 약간 복잡해질 수 있습니다. 특히 많은 객체를 관리해야 하는 경우 Null 객체의 수가 증가할 수 있습니다.

맺음말

Null Object 패턴은 널 값을 처리하는 문제를 해결하는 실용적인 패턴으로, 널 체크를 줄이고 코드의 일관성을 높이는 데 유용합니다. 코드의 간결성을 유지하면서도 널 포인터 예외를 방지하고, 일관된 동작을 보장할 수 있는 이점이 있어, 객체 지향 프로그래밍에서 자주 사용되는 패턴입니다.

심화 학습

Null Object 패턴의 메모리 및 성능 최적화 측면

Null Object 패턴은 주로 널 체크를 피하기 위해 사용되지만, 메모리 관리와 성능 향상에도 기여할 수 있습니다. 일반적으로 널 객체는 상태를 가지지 않거나 동작이 없으므로, 한 번 인스턴스화한 후 재사용하는 것이 유리합니다.

객체 생성 비용 절감

불필요한 객체를 여러 번 생성하지 않고, 널 객체를 한 번 생성해 여러 곳에서 재사용하면 객체 생성 비용을 줄일 수 있습니다.

메모리 누수 방지

메모리 관리가 중요한 환경에서는 필요 없는 객체를 생성해 메모리를 낭비하지 않도록 Null Object 패턴을 적용하면, 불필요한 객체 생성을 피할 수 있습니다.

Null Object 와 패턴과 Strategy

Null Object 패턴은 전략 패턴Strategy Pattern과 결합하여 객체의 행동을 다르게 처리할 수 있습니다. Null Object 패턴이 널 대신 동작을 하는 객체를 제공한다면, 전략 패턴은 상황에 맞는 동작을 유연하게 바꿀 수 있는 메커니즘을 제공합니다. 이 둘을 결합하면, 특정 상황에서 실제 동작이 필요하지 않을 때 Null 객체를 전략으로 선택하는 방식으로 동작을 단순화할 수 있습니다.

public interface IShippingStrategy
{
    void Ship(Order order);
}
public class StandardShipping : IShippingStrategy
{
    public void Ship(Order order)
    {
        Console.WriteLine("Shipping order via standard shipping.");
    }
}
public class NullShipping : IShippingStrategy
{
    public void Ship(Order order)
    {
        Console.WriteLine("No shipping required.");
    }
}
public class OrderProcessor
{
    private readonly IShippingStrategy _shippingStrategy;
    public OrderProcessor(IShippingStrategy shippingStrategy)
    {
        _shippingStrategy = shippingStrategy;
    }
    public void ProcessOrder(Order order)
    {
        _shippingStrategy.Ship(order);
    }
}

위 코드에서, NullShipping 객체는 필요 없는 경우 전략 패턴을 통해 선택될 수 있는 Null Object 역할을 수행합니다. 이를 통해 로직은 간결해지고, 불필요한 조건문이 사라지며, 특정 상황에서 아무 작업도 하지 않는 전략을 선택할 수 있습니다.

Null Object와 Singleton

Null Object 패턴은 싱글턴Singleton 패턴과도 결합될 수 있습니다. 널 객체는 상태가 없거나 변경될 필요가 없는 경우가 많기 때문에, Null 객체를 싱글턴으로 구현하여 시스템 내에서 한 번만 생성되고 재사용되도록 할 수 있습니다. 이는 메모리 사용을 줄이고, 여러 곳에서 동일한 Null 객체를 일관되게 사용할 수 있도록 보장합니다.

public class NullBook : IBook
{
    private static readonly NullBook _instance = new NullBook();
    
    public static NullBook Instance => _instance;
    
    private NullBook() { }
    public string Title => "No book available";
}

이 예시에서는 NullBook 객체가 싱글턴으로 구현되어, 어디서나 동일한 객체 인스턴스를 참조할 수 있게 됩니다. 이를 통해 여러 Null 객체가 생성되지 않으며, 코드가 간결해집니다.

Null Object와 Chain of Responsibility

Null Object 패턴은 책임 연쇄Chain of Responsibility 패턴과 결합되어, 요청을 처리하는 여러 핸들러 중 어느 하나도 요청을 처리할 수 없을 때 Null 객체를 마지막 핸들러로 사용하여 처리하지 않아도 되는 요청을 안전하게 무시할 수 있습니다.

public class NullHandler : IHandler
{
    public void Handle(Request request)
    {
        // 아무 작업도 하지 않음
    }
}
public class RequestProcessor
{
    private readonly IHandler _firstHandler;
    public RequestProcessor(IHandler firstHandler)
    {
        _firstHandler = firstHandler;
    }
    public void Process(Request request)
    {
        _firstHandler.Handle(request);
    }
}

위 코드에서는 요청이 실제로 처리되지 않는 경우 NullHandler가 책임 연쇄의 마지막에 위치하여 안전하게 요청을 무시합니다.

도메인 모델에서의 Null Object

도메인 주도 설계DDD에서는 Null Object 패턴이 도메인 모델의 복잡성을 줄이고, 객체 상태를 명확히 할 수 있습니다. 특히 객체가 항상 존재해야 하는 시나리오에서 Null Object를 사용하여 널 상태를 허용하지 않도록 설계할 수 있습니다.

  • 도메인 모델의 명확성 향상: Null Object를 사용하면 객체의 상태가 항상 명확하게 정의되므로, 널 상태를 허용하지 않는 도메인 모델을 만들 수 있습니다. 이는 비즈니스 로직의 복잡성을 줄이고, 설계의 일관성을 유지하는 데 도움이 됩니다. 이와 같은 다양한 측면에서 Null Object 패턴을 활용할 수 있으며, 이는 시스템의 안정성, 성능, 테스트 용이성, 유지보수성 등 여러 부분에서 이점을 제공할 수 있습니다.

유닛 테스트 및 모킹 전략

Null Object 패턴은 유닛 테스트에서 강력한 역할을 할 수 있습니다. 테스트 환경에서는 종종 널 값 대신 모킹Mock을 사용하는데, Null Object 패턴은 테스트를 단순화하고, 테스트 코드의 가독성을 높입니다.

테스트 용이성

Null Object를 사용하면 다양한 입력에 대한 예외 처리 테스트가 필요하지 않게 되며, 코드가 간결해져 테스트가 쉽습니다. 이를 통해 테스트 커버리지도 향상될 수 있습니다.

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