Java와 Kotlin의 Null 허용성

Null 허용성(Nullability) 은 변수가 null 값을 가질 수 있는 능력을 말합니다. 변수가 null을 포함할 때, 해당 변수를 역참조하려고 시도하면 NullPointerException이 발생합니다. Null 포인터 예외가 발생할 가능성을 최소화하기 위해 코드를 작성하는 방법은 여러 가지가 있습니다.

이 가이드는 잠재적으로 Null 허용 변수를 다루는 Java와 Kotlin의 접근 방식 간의 차이점을 다룹니다. 이것은 Java에서 Kotlin으로 마이그레이션하고 Kotlin다운 스타일로 코드를 작성하는 데 도움이 될 것입니다.

이 가이드의 첫 번째 부분은 가장 중요한 차이점, 즉 Kotlin의 Null 허용 타입 지원과 Kotlin이 Java 코드의 타입을 처리하는 방식을 다룹니다. 두 번째 부분은 함수 호출 결과 확인하기부터 시작하여 특정 차이점을 설명하기 위한 몇 가지 구체적인 사례를 살펴봅니다.

Kotlin의 Null 안전성에 대해 더 알아보기.

Null 허용 타입 지원

Kotlin과 Java의 타입 시스템 간의 가장 중요한 차이점은 Kotlin이 Null 허용 타입을 명시적으로 지원한다는 것입니다. 이는 어떤 변수가 null 값을 가질 수 있는지를 나타내는 방법입니다. 변수가 null일 수 있다면, 해당 변수에 대해 메서드를 호출하는 것은 안전하지 않습니다. 왜냐하면 NullPointerException이 발생할 수 있기 때문입니다. Kotlin은 컴파일 시 이러한 호출을 금지하여 많은 잠재적 예외를 방지합니다. 런타임 시 Null 허용 타입의 객체와 Null 비허용 타입의 객체는 동일하게 처리됩니다. Null 허용 타입은 Null 비허용 타입을 위한 래퍼가 아닙니다. 모든 검사는 컴파일 시 수행됩니다. 이는 Kotlin에서 Null 허용 타입으로 작업하는 데 런타임 오버헤드가 거의 없음을 의미합니다.

"거의"라고 말하는 이유는 내장(intrinsic) 검사가 생성되지만, 그 오버헤드가 미미하기 때문입니다.

Java에서는 Null 검사를 작성하지 않으면 메서드가 NullPointerException을 던질 수 있습니다:

// Java
int stringLength(String a) {
    return a.length();
}

void main() {
    stringLength(null); // Throws a `NullPointerException`
}

이 호출은 다음과 같은 출력을 가집니다:

java.lang.NullPointerException: Cannot invoke "String.length()" because "a" is null
    at test.java.Nullability.stringLength(Nullability.java:8)
    at test.java.Nullability.main(Nullability.java:12)
    at java.base/java.util.ArrayList.forEach(ArrayList.java:1511)
    at java.base/java.util.ArrayList.forEach(ArrayList.java:1511)

Kotlin에서는 모든 일반 타입은 명시적으로 Null 허용으로 표시하지 않는 한 기본적으로 Null 비허용입니다. a가 null이 아닐 것으로 예상한다면, stringLength() 함수를 다음과 같이 선언합니다:

// Kotlin
fun stringLength(a: String) = a.length

매개변수 a는 String 타입을 가지며, Kotlin에서 이는 항상 String 인스턴스를 포함해야 하고 null을 포함할 수 없음을 의미합니다. Kotlin에서 Null 허용 타입은 물음표 ?로 표시됩니다. 예를 들어, String?과 같습니다. 컴파일러가 stringLength()의 모든 인수가 null이 아니어야 한다는 규칙을 적용하기 때문에 a가 String일 경우 런타임 시 NullPointerException이 발생하는 상황은 불가능합니다.

null 값을 stringLength(a: String) 함수에 전달하려고 시도하면 컴파일 타임 오류 "Null can not be a value of a non-null type String"이 발생합니다:

null을 포함한 모든 인수로 이 함수를 사용하려면, 인수 타입 String? 뒤에 물음표를 사용하고 함수 본문 내에서 인수의 값이 null이 아닌지 확인하세요:

// Kotlin
fun stringLength(a: String?): Int = if (a != null) a.length else 0

검사가 성공적으로 통과된 후, 컴파일러는 해당 변수를 컴파일러가 검사를 수행하는 범위 내에서 Null 비허용 타입 String인 것처럼 취급합니다.

이 검사를 수행하지 않으면 코드는 다음 메시지와 함께 컴파일에 실패합니다: "Only safe (?.) or non-nullable asserted (!!.) calls are allowed on a nullable receiver of type String?".

더 짧게 작성할 수 있습니다. Null 검사와 메서드 호출을 단일 작업으로 결합할 수 있게 해주는 안전 호출 연산자 ?. (If-not-null 단축 표현)를 사용하세요:

// Kotlin
fun stringLength(a: String?): Int = a?.length ?: 0

플랫폼 타입

Java에서는 변수가 null일 수 있는지 없는지를 나타내는 어노테이션을 사용할 수 있습니다. 이러한 어노테이션은 표준 라이브러리의 일부가 아니지만, 별도로 추가할 수 있습니다. 예를 들어, JetBrains 어노테이션 @Nullable 및 @NotNull ( org.jetbrains.annotations 패키지에서) 또는 Eclipse 어노테이션 (org.eclipse.jdt.annotation)을 사용할 수 있습니다. Kotlin은 Kotlin 코드에서 Java 코드를 호출할 때 이러한 어노테이션을 인식하고 해당 어노테이션에 따라 타입을 처리합니다.

Java 코드에 이러한 어노테이션이 없다면, Kotlin은 Java 타입을 _플랫폼 타입_으로 취급합니다. 하지만 Kotlin은 이러한 타입에 대한 Null 허용성 정보가 없으므로, 컴파일러는 모든 작업을 허용합니다. Null 검사를 수행할지 여부를 결정해야 합니다. 왜냐하면:

• Java에서와 마찬가지로 null에 대해 작업을 수행하려고 하면 NullPointerException이 발생합니다.
• 컴파일러는 일반적으로 Null 비허용 타입의 값에 대해 Null-안전 작업을 수행할 때와 달리, 중복된 Null 검사를 강조 표시하지 않습니다.

Null 안전성 및 플랫폼 타입과 관련하여 Kotlin에서 Java를 호출하는 방법에 대해 자세히 알아보세요.

Definite Null 비허용 타입 지원

Kotlin에서 @NotNull을 인수로 포함하는 Java 메서드를 오버라이드하려면 Kotlin의 Definite Null 비허용 타입이 필요합니다.

예를 들어, Java의 다음 load() 메서드를 고려해 보세요:

import org.jetbrains.annotations.*;

public interface Game<T> {
  public T save(T x) {}
  @NotNull
  public T load(@NotNull T x) {}
}

Kotlin에서 load() 메서드를 성공적으로 오버라이드하려면, T1을 Definite Null 비허용(T1 & Any)으로 선언해야 합니다:

interface ArcadeGame<T1> : Game<T1> {
  override fun save(x: T1): T1
  // T1 is definitely non-nullable
  override fun load(x: T1 & Any): T1 & Any
}

Definite Null 비허용 제네릭 타입에 대해 자세히 알아보세요.

함수 호출 결과 확인하기

null을 확인해야 하는 가장 일반적인 상황 중 하나는 함수 호출에서 결과를 얻을 때입니다.

다음 예제에는 Order와 Customer 두 개의 클래스가 있습니다. Order는 Customer 인스턴스에 대한 참조를 가집니다. findOrder() 함수는 Order 클래스의 인스턴스를 반환하거나, 주문을 찾을 수 없는 경우 null을 반환합니다. 목표는 검색된 주문의 고객 인스턴스를 처리하는 것입니다.

Java의 클래스는 다음과 같습니다:

//Java
record Order (Customer customer) {}

record Customer (String name) {}

Java에서는 함수를 호출하고 결과에 대해 if-not-null 검사를 수행하여 필요한 속성을 역참조합니다:

// Java
Order order = findOrder();

if (order != null) {
    processCustomer(order.getCustomer());
}

위 Java 코드를 Kotlin 코드로 직접 변환하면 다음과 같습니다:

// Kotlin
data class Order(val customer: Customer)

data class Customer(val name: String)

val order = findOrder()

// Direct conversion
if (order != null){
    processCustomer(order.customer)
}

표준 라이브러리의 스코프 함수와 함께 안전 호출 연산자 ?. (If-not-null 단축 표현)를 사용하세요. let 함수가 일반적으로 사용됩니다:

// Kotlin
val order = findOrder()

order?.let {
    processCustomer(it.customer)
}

다음은 동일한 코드의 더 짧은 버전입니다:

// Kotlin
findOrder()?.customer?.let(::processCustomer)

null 대신 기본값

null 검사는 Null 검사가 성공할 경우 기본값 설정과 함께 자주 사용됩니다.

Null 검사가 포함된 Java 코드:

// Java
Order order = findOrder();
if (order == null) {
    order = new Order(new Customer("Antonio"))
}

Kotlin에서 동일한 것을 표현하려면 엘비스 연산자 (If-not-null-else 단축 표현)를 사용하세요:

// Kotlin
val order = findOrder() ?: Order(Customer("Antonio"))

값을 반환하거나 null을 반환하는 함수

Java에서는 리스트 요소로 작업할 때 주의해야 합니다. 요소를 사용하기 전에 항상 인덱스에 요소가 존재하는지 확인해야 합니다:

// Java
var numbers = new ArrayList<Integer>();
numbers.add(1);
numbers.add(2);

System.out.println(numbers.get(0));
//numbers.get(5) // Exception!

Kotlin 표준 라이브러리는 Null 값을 반환할 수 있는지 여부를 이름으로 나타내는 함수를 자주 제공합니다. 이는 컬렉션 API에서 특히 일반적입니다:

fun main() {
    // Kotlin
    // The same code as in Java:
    val numbers = listOf(1, 2)
    
    println(numbers[0])  // Can throw IndexOutOfBoundsException if the collection is empty
    //numbers.get(5)     // Exception!

    // More abilities:
    println(numbers.firstOrNull())
    println(numbers.getOrNull(5)) // null
}

집계 연산

가장 큰 요소를 얻거나 요소가 없을 경우 null을 얻어야 할 때, Java에서는 Stream API를 사용합니다:

// Java
var numbers = new ArrayList<Integer>();
var max = numbers.stream().max(Comparator.naturalOrder()).orElse(null);
System.out.println("Max: " + max);

Kotlin에서는 집계 연산을 사용합니다:

// Kotlin
val numbers = listOf<Int>()
println("Max: ${numbers.maxOrNull()}")

Java와 Kotlin의 컬렉션에 대해 자세히 알아보세요.

타입 안전하게 형변환하기

타입을 안전하게 형변환해야 할 때, Java에서는 instanceof 연산자를 사용하고 그 작동 여부를 확인합니다:

// Java
int getStringLength(Object y) {
    return y instanceof String x ? x.length() : -1;
}

void main() {
    System.out.println(getStringLength(1)); // Prints `-1`
}

Kotlin에서 예외를 피하려면 실패 시 null을 반환하는 안전 형변환 연산자 as?를 사용하세요:

// Kotlin
fun main() {
    println(getStringLength(1)) // Prints `-1`
}

fun getStringLength(y: Any): Int {
    val x: String? = y as? String // null
    return x?.length ?: -1 // Returns -1 because `x` is null
}

위 Java 예제에서 getStringLength() 함수는 기본 타입 int의 결과를 반환합니다. null을 반환하게 하려면 박싱된 타입 Integer를 사용할 수 있습니다. 하지만, 그러한 함수가 음수 값을 반환하고 해당 값을 확인하는 것이 리소스 효율적입니다. 어쨌든 검사를 수행해야 하지만, 이 방식으로는 추가적인 박싱이 수행되지 않습니다.

다음 단계

• 다른 Kotlin 관용구를 살펴보세요.
• Java-to-Kotlin (J2K) 변환기를 사용하여 기존 Java 코드를 Kotlin으로 변환하는 방법을 알아보세요.
• 다른 마이그레이션 가이드를 확인하세요:
  • Java와 Kotlin의 문자열
  • Java와 Kotlin의 컬렉션

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