[Java]래퍼 클래스

래퍼 클래스

기본형의 한계

자바는 객체 지향 언어지만 자바 내에 int, doulbe과 같은 기본형은 객체가 아니므로 다음과 같은 한계를 지니게 된다.

1. 객체가 아님 : 기본형 데이터는 객체가 아니기 때문에, 객체 지향 프로그래밍의 장점을 살릴 수 없다. 예를 들자면 메서드를 제공할 수 없다던가 하는 문제이다. 추가로 객체 참조가 필요한 컬렉션 프레임워크도 사용할 수 없고, 제네릭도 사용할 수 없다.
2. null값을 가질 수 없다 : 때로는 데이터 없음 이라는 상태를 표현해야 할 수도 있는데 기본형은 항상 값이 들어있으므로 이런 상태를 표현할 수 없다.

자바 래퍼 클래스

위와 같은 한계를 극복하기 위해서 자바는 기본형을 객체로 감싸서 더 편리하게 사용할 수 있는 래퍼 클래스를 제공한다. 다시 말해서 래퍼 클래스는 기본형의 객체 버전이다.

byte → `Byte`
short → `Short`
int → `Integer`
long → `Long`
float → `Float`
double → `Double`
char → `Character`
boolean → `Boolean`

래퍼 클래스는 불변이며, equals()를 통하여 비교하여야한다.

📌 래퍼 클래스의 활용

package lang.wrapper;

public class WrapperClassMain {

    public static void main(String[] args) {
      	Integer newInteger = new Integer(10);
        Integer integerObj = Integer.valueOf(10); 
        Long longObj = Long.valueOf(100);
        Double doubleObj = Double.valueOf(10.5);

        System.out.println("newInteger = " + newInteger);
        System.out.println("integerObj = " + integerObj);
        System.out.println("longObj = " + longObj);
        System.out.println("doubleObj = " + doubleObj);

        System.out.println("내부 값 읽기");
        int intValue = integerObj.intValue();
        System.out.println("intValue = " + intValue);
        long longValue = longObj.longValue();
        System.out.println("longValue = " + longValue);

        System.out.println("비교");
        System.out.println("==: " + (newInteger == integerObj));
        System.out.println("equals: " + (newInteger.equals(integerObj)));
      	// == : false
      	// equals : true
    }
}

박싱(Boxing) : 기본형을 래퍼클래스에 넣는 과정을 마치 박스에 넣는 것과 같다고 하여 박싱이라고 부른다.

📍 참고 : Integer.valueOf()

내부 코드를 살펴보면 위 코드의 newInteger를 만드는 것과 동일하게 new Integer(i)로 객체를 생성하는 걸 알 수 있다. 그럼에도 new Integer(n)로 객체를 생성하는 것이 아니라 Integer.valueOf()가 권장되는 이유는 캐싱에 있다. Integer.valueOf()에는 성능 최적화 기능이 있어, 개발자들이 일반적으로 자주 사용하는 -128 ~ 127 범위의 Integer 클래스를 미리 생성해준다. 해당 범위의 값을 조회하면 미리 생성해둔 Integer 값을 재사용하기 때문에 효율적이다.

intValue() - 언박싱 (래퍼 클래스에 들어있던 기본형의 값을 다시 꺼내는 과정)

비교에는 equals( )를 사용한다 → 래퍼 클래스는 객체이므로 == 비교의 경우 객체의 참조값을 비교한다. 논리적 등등성을 비교하기 위해서 equals를 통해 값을 비교해야한다.

📌 오토 박싱 (Autoboxing)

자바에서 int를 Integer로 변환하거나, Integer를 int로 변환하는 과정은 위의 예시코드와 같이, valueOf()메서드(박싱)와 intValue()(언박싱) 메서드를 사용한다. 하지만 Integer와 같은 경우 기본형과 래퍼클래스를 상호 변환하는 일이 매우 자주 발생하고, 이를 매번 이렇게 메서드를 사용해서 변환하는 과정은 매우 번거로웠기 때문에 자바는 아래와 같은 오토박싱이라는 기능을 제공한다.

int value = 10;
Integer boxedValue = value;
int unboxedValue = boxedValue;

이렇듯 개발자는 위와 같이 적어도, 자바 컴파일러가 개발자를 대신해 컴파일 과정에서valueOf()와 intValue()의 코드를 자동으로 추가해주는 것이다.

📌 주요 메서드와 성능

* 주요 메서드

Integer.valueOf(10); / Integer.valueOf("10") // 숫자,문자열을 래퍼 객체로 반환
Integer.parseInt("10") // 문자열 전용, 기본형 변환
Integer.compareTo // 비교
Integer.sum(10,20) // 산술연산, static으로 제공됨.
Integer.max(10,20)
Integer.min(10,20)

* 성능

래퍼 클래스는 객체이기 때문에 기본형보다 다양한 기능을 제공한다. 그렇다면 왜 기본형을 제공해야 할까? 이유는 기본형과 래퍼 클래스의 성능 차이 때문이다.

예를들어 1 ~ 1,000,000,000 까지의 숫자를 전부 더하는 반복문을 돌린다면 기본형이 래퍼 클래스에 비해 훨씬 빠른 연산 속도를 보여준다. 이유는 다음과 같다.

기본형은 메모리에서 단순히 그 크기만큼의 공간을 차지한다. int로 예를 들자면 기본형은 보통 4바이트의 메모리를 사용한다. 하지만 래퍼클래스의 경우 객체를 생성하기 때문에, 기본형의 값 뿐만 아니라, 객체 자체를 다루기 위한 메타데이터가 포함되기 때문에 기본형에 비해 대략 8~16바이트 정도의 더 많은 메모리를 차지하게 된다. 이렇듯 메모리를 더 차지하는 만큼 연산의 성능은 저하되게 되는 것이다.

그렇다면 언제 기본형 클래스를 사용하고, 언제 래퍼 클래스를 사용해야할까?

기본형 클래스와 래퍼 클래스의 연산에 대략 5배의 연산 속도의 차이가 난다고 하더라도, 일반적인 애플리케이션을 만드는 관점에서는 이러한 차이는 매우 미미하다. 따라서 CPU연산을 아주아주 많이 수행하는 특수한 겨우나, 수만-수십만 이상의 연속된 연산을 수행하는 정도에나 기본형을 사용한 최적화를 고려할 만 하다는 것이다. 이 외의 일반적인 경우에는 코드의 유지보수 측면에서 더 나은 것을 선택하여 사용하면 된다.