Java 및 Kotlin의 널 가능성
_널 가능성_은 변수가 null 값을 가질 수 있는 능력입니다. 변수가 null을 포함할 때, 변수를 역참조하려는 시도는 NullPointerException으로 이어집니다. 널 포인터 예외를 받을 가능성을 최소화하기 위해 코드를 작성하는 방법은 여러 가지가 있습니다.
이 가이드는 잠재적으로 널 가능성 변수를 다루는 자바와 코틀린의 접근 방식 간의 차이점을 다룹니다. 이를 통해 자바에서 코틀린으로 마이그레이션하고 코틀린다운 코드를 작성하는 데 도움이 될 것입니다.
이 가이드의 첫 번째 부분은 가장 중요한 차이점, 즉 코틀린의 널 가능 타입 지원과 코틀린이 자바 코드의 타입을 처리하는 방법을 다룹니다. 두 번째 부분은 함수 호출 결과 확인부터 시작하여 특정 차이점을 설명하기 위해 몇 가지 구체적인 사례를 검토합니다.
널 가능 타입 지원
코틀린과 자바의 타입 시스템 간의 가장 중요한 차이점은 코틀린이 널 가능 타입을 명시적으로 지원한다는 점입니다. 이는 어떤 변수가 null 값을 가질 수 있는지를 나타내는 방법입니다. 변수가 null일 수 있다면, 이 변수에 대해 메서드를 호출하는 것은 안전하지 않습니다. NullPointerException이 발생할 수 있기 때문입니다. 코틀린은 컴파일 시점에 이러한 호출을 금지하여 수많은 잠재적 예외를 방지합니다. 런타임에는 널 가능 타입 객체와 널 불가능 타입 객체가 동일하게 처리됩니다: 널 가능 타입은 널 불가능 타입의 래퍼가 아닙니다. 모든 검사는 컴파일 시점에 수행됩니다. 즉, 코틀린에서 널 가능 타입을 다루는 데 런타임 오버헤드가 거의 없습니다.
자바에서는 널 검사를 수행하지 않으면 메서드가 NullPointerException을 발생시킬 수 있습니다:
// Java
int stringLength(String a) {
return a.length();
}
void main() {
stringLength(null); // Throws a `NullPointerException`
}이 호출은 다음과 같은 출력을 보여줍니다:
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)코틀린에서는 명시적으로 널 가능 타입으로 표시하지 않는 한 모든 일반 타입은 기본적으로 널 불가능 타입입니다. a가 null이 아니기를 기대한다면, stringLength() 함수를 다음과 같이 선언하세요:
// Kotlin
fun stringLength(a: String) = a.length매개변수 a는 String 타입인데, 코틀린에서는 항상 String 인스턴스를 포함해야 하며 null을 포함할 수 없음을 의미합니다. 코틀린의 널 가능 타입은 물음표 ?로 표시됩니다. 예를 들어, String?과 같습니다. 컴파일러가 stringLength()의 모든 인수가 null이 아니어야 한다는 규칙을 강제하기 때문에 a가 String 타입인 경우 런타임에 NullPointerException이 발생하는 상황은 불가능합니다.
null 값을 stringLength(a: String) 함수에 전달하려고 시도하면 "Null can not be a value of a non-null type String"이라는 컴파일 시점 오류가 발생합니다:
null을 포함하여 어떤 인수로든 이 함수를 사용하고 싶다면, 인자 타입 String? 뒤에 물음표를 사용하고 함수 본문 내에서 인자의 값이 null이 아닌지 확인하세요:
// Kotlin
fun stringLength(a: String?): Int = if (a != null) a.length else 0검사가 성공적으로 완료되면, 컴파일러는 해당 검사를 수행하는 스코프에서 변수를 마치 널 불가능 타입 String인 것처럼 취급합니다.
이 검사를 수행하지 않으면 코드는 다음 메시지와 함께 컴파일에 실패합니다: "String? 타입의 널 가능 리시버에는 안전 호출(?.) 또는 널 불가능 단정(!!.) 호출만 허용됩니다."
동일한 내용을 더 짧게 작성할 수 있습니다. 안전 호출 연산자 ?. (널이 아닐 경우 단축 표기)를 사용하면 널 검사와 메서드 호출을 단일 연산으로 결합할 수 있습니다:
// Kotlin
fun stringLength(a: String?): Int = a?.length ?: 0플랫폼 타입
자바에서는 변수가 null일 수 있는지 없는지를 나타내는 어노테이션을 사용할 수 있습니다. 이러한 어노테이션은 표준 라이브러리의 일부가 아니지만, 별도로 추가할 수 있습니다. 예를 들어, JetBrains 어노테이션인 @Nullable 및 @NotNull(org.jetbrains.annotations 패키지) 또는 Eclipse 어노테이션(org.eclipse.jdt.annotation)을 사용할 수 있습니다. 코틀린은 코틀린 코드에서 자바 코드를 호출할 때 이러한 어노테이션을 인식하고 어노테이션에 따라 타입을 처리합니다.
자바 코드에 이러한 어노테이션이 없다면, 코틀린은 자바 타입을 _플랫폼 타입_으로 처리합니다. 하지만 코틀린은 이러한 타입에 대한 널 가능성 정보를 가지고 있지 않으므로, 컴파일러는 해당 타입에 대한 모든 연산을 허용합니다. 널 검사를 수행할지 여부를 결정해야 합니다. 그 이유는 다음과 같습니다:
- 자바와 마찬가지로,
null에 대해 연산을 수행하려고 시도하면NullPointerException이 발생합니다. - 널 불가능 타입 값에 대해 널 안정성 연산을 수행할 때 일반적으로 하는 것처럼, 컴파일러는 불필요한 널 검사를 강조 표시하지 않습니다.
널 안정성 및 플랫폼 타입과 관련하여 코틀린에서 자바 호출에 대해 자세히 알아보세요.
확실히 널 불가능 타입 지원
코틀린에서 @NotNull을 인수로 포함하는 자바 메서드를 오버라이드하려면 코틀린의 확실히 널 불가능 타입이 필요합니다.
예를 들어, 자바의 load() 메서드를 살펴보세요:
import org.jetbrains.annotations.*;
public interface Game<T> {
public T save(T x) {}
@NotNull
public T load(@NotNull T x) {}
}코틀린에서 load() 메서드를 성공적으로 오버라이드하려면 T1을 확실히 널 불가능(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
}확실히 널 불가능한 제네릭 타입에 대해 자세히 알아보세요.
함수 호출 결과 확인
null을 확인해야 하는 가장 일반적인 상황 중 하나는 함수 호출에서 결과를 얻을 때입니다.
다음 예시에는 Order와 Customer 두 클래스가 있습니다. Order는 Customer 인스턴스에 대한 참조를 가지고 있습니다. findOrder() 함수는 Order 클래스의 인스턴스를 반환하거나, 주문을 찾을 수 없는 경우 null을 반환합니다. 목표는 검색된 주문의 고객 인스턴스를 처리하는 것입니다.
다음은 자바의 클래스입니다:
//Java
record Order (Customer customer) {}
record Customer (String name) {}자바에서는 함수를 호출하고 결과에 대해 널이 아닐 경우(if-not-null) 검사를 수행하여 필요한 프로퍼티의 역참조를 진행합니다:
// Java
Order order = findOrder();
if (order != null) {
processCustomer(order.getCustomer());
}위 자바 코드를 코틀린 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)
}안전 호출 연산자 ?. (널이 아닐 경우 단축 표기)를 표준 라이브러리의 스코프 함수 중 하나와 함께 사용하세요. let 함수가 일반적으로 이에 사용됩니다:
// Kotlin
val order = findOrder()
order?.let {
processCustomer(it.customer)
}다음은 동일한 내용을 더 짧게 표현한 버전입니다:
// Kotlin
findOrder()?.customer?.let(::processCustomer)null 대신 기본값
값을 null로 확인하는 것은 해당 값이 null일 때 기본값을 설정하는 것과 종종 함께 사용됩니다.
널 검사가 포함된 자바 코드:
// Java
Order order = findOrder();
if (order == null) {
order = new Order(new Customer("Antonio"))
}코틀린에서 동일한 내용을 표현하려면 엘비스 연산자 (널이 아닐 경우-그 외 단축 표기)를 사용합니다:
// Kotlin
val order = findOrder() ?: Order(Customer("Antonio"))값을 반환하거나 null을 반환하는 함수
자바에서는 리스트 요소와 작업할 때 주의해야 합니다. 요소를 사용하려고 시도하기 전에 항상 특정 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!코틀린 표준 라이브러리는 이름에 null 값을 반환할 가능성이 있는지 나타내는 함수를 자주 제공합니다. 이는 컬렉션 API에서 특히 흔합니다:
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 가져오거나 요소가 없을 경우 null을 가져와야 할 때, 자바에서는 Stream API를 사용합니다:
// Java
var numbers = new ArrayList<Integer>();
var max = numbers.stream().max(Comparator.naturalOrder()).orElse(null);
System.out.println("Max: " + max);코틀린에서는 집계 연산을 사용합니다:
// Kotlin
val numbers = listOf<Int>()
println("Max: ${numbers.maxOrNull()}")자바와 코틀린의 컬렉션에 대해 자세히 알아보세요.
타입을 안전하게 캐스팅하기
타입을 안전하게 캐스팅해야 할 때, 자바에서는 instanceof 연산자를 사용한 다음 제대로 동작했는지 확인합니다:
// Java
int getStringLength(Object y) {
return y instanceof String x ? x.length() : -1;
}
void main() {
System.out.println(getStringLength(1)); // Prints `-1`
}코틀린에서 예외를 피하려면 실패 시 null을 반환하는 안전 캐스트 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
}NOTE
위 자바 예시에서 getStringLength() 함수는 기본 타입 int의 결과를 반환합니다.
null을 반환하도록 만들려면 _박싱된_ 타입 Integer를 사용할 수 있습니다.
하지만 이러한 함수가 음수 값을 반환하도록 하고 그 값을 확인하는 것이 더 자원 효율적입니다.
어차피 검사를 수행해야 하지만, 이렇게 하면 추가적인 박싱이 수행되지 않습니다.
다음 단계는 무엇인가요?
- 다른 코틀린 이디엄 살펴보기.
- Java-Kotlin (J2K) 변환기를 사용하여 기존 자바 코드를 코틀린으로 변환하는 방법 알아보기.
- 다른 마이그레이션 가이드 확인하기:
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