중급: 널 안전성
널 안전성
초보자 과정에서 코드의 null 값을 처리하는 방법을 배웠습니다. 이 장에서는 널 안전성(null safety) 기능의 일반적인 사용 사례와 이를 최대한 활용하는 방법을 다룹니다.
스마트 캐스트와 안전한 캐스트
코틀린은 때때로 명시적인 선언 없이도 타입을 추론할 수 있습니다. 변수나 객체를 특정 타입에 속하는 것처럼 취급하도록 코틀린에 지시하는 과정을 캐스팅(casting)이라고 합니다. 타입이 추론될 때와 같이 자동으로 캐스팅되는 경우를 스마트 캐스트(smart casting)라고 부릅니다.
is 및 !is 연산자
캐스팅이 어떻게 작동하는지 살펴보기 전에, 객체가 특정 타입을 가졌는지 확인하는 방법을 알아보겠습니다. 이를 위해 when 또는 if 조건식과 함께 is 및 !is 연산자를 사용할 수 있습니다:
is는 객체가 해당 타입인지 확인하고 불리언(boolean) 값을 반환합니다.!is는 객체가 해당 타입이 아닌지 확인하고 불리언 값을 반환합니다.
예시:
fun printObjectType(obj: Any) {
when (obj) {
is Int -> println("It's an Integer with value $obj")
!is Double -> println("It's NOT a Double")
else -> println("Unknown type")
}
}
fun main() {
val myInt = 42
val myDouble = 3.14
val myList = listOf(1, 2, 3)
// 타입이 Int임
printObjectType(myInt)
// It's an Integer with value 42
// 타입이 List이므로 Double이 아님.
printObjectType(myList)
// It's NOT a Double
// 타입이 Double이므로 else 분기가 실행됨.
printObjectType(myDouble)
// Unknown type
}
is및!is연산자와 함께when조건식을 사용하는 방법의 예시는 Open 클래스 및 기타 특수 클래스 장에서 이미 살펴보았습니다.
as 및 as? 연산자
객체를 다른 타입으로 명시적으로 캐스트하려면 as 연산자를 사용합니다. 여기에는 널 허용(nullable) 타입에서 그에 대응하는 널 불허용(non-nullable) 타입으로의 캐스팅도 포함됩니다. 캐스팅이 불가능할 경우 프로그램은 런타임 시점에 충돌(crash)합니다. 이러한 이유로 이를 안전하지 않은(unsafe) 캐스트 연산자라고 부릅니다.
fun main() {
val a: String? = null
val b = a as String
// 런타임에 에러 발생
print(b)
}객체를 널 불허용 타입으로 명시적으로 캐스트하되, 실패 시 에러를 던지는 대신 null을 반환하려면 as? 연산자를 사용하세요. as? 연산자는 실패 시 에러를 유발하지 않으므로 안전한(safe) 캐스트 연산자라고 부릅니다.
fun main() {
val a: String? = null
val b = a as? String
// null 값을 반환함
print(b)
// null
}as? 연산자를 엘비스 연산자 ?:와 결합하면 여러 줄의 코드를 한 줄로 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 다음 calculateTotalStringLength() 함수는 혼합된 리스트에 제공된 모든 문자열의 총 길이를 계산합니다:
fun calculateTotalStringLength(items: List<Any>): Int {
var totalLength = 0
for (item in items) {
totalLength += if (item is String) {
item.length
} else {
0 // 문자열이 아닌 항목에는 0을 더함
}
}
return totalLength
}이 예시는 다음을 수행합니다:
totalLength변수를 카운터로 사용합니다.for루프를 사용하여 리스트의 모든 항목을 순회합니다.if와is연산자를 사용하여 현재 항목이 문자열인지 확인합니다:- 문자열인 경우, 해당 문자열의 길이를 카운터에 더합니다.
- 문자열이 아닌 경우, 카운터를 증가시키지 않습니다.
totalLength변수의 최종 값을 반환합니다.
이 코드는 다음과 같이 줄일 수 있습니다:
fun calculateTotalStringLength(items: List<Any>): Int {
return items.sumOf { (it as? String)?.length ?: 0 }
}이 예시는 .sumOf() 확장 함수를 사용하고 다음 작업을 수행하는 람다 식을 제공합니다:
- 리스트의 각 항목에 대해
as?를 사용하여String으로 안전한 캐스트를 수행합니다. - 호출 결과가
null값이 아닌 경우 안전한 호출?.을 사용하여length프로퍼티에 접근합니다. - 안전한 호출이
null값을 반환하는 경우 엘비스 연산자?:를 사용하여0을 반환합니다.
널 값과 컬렉션
코틀린에서 컬렉션을 다룰 때는 종종 null 값을 처리하고 불필요한 요소를 필터링하는 작업이 포함됩니다. 코틀린에는 리스트(list), 셋(set), 맵(map) 및 기타 타입의 컬렉션을 다룰 때 깨끗하고 효율적이며 널 안전한 코드를 작성하는 데 사용할 수 있는 유용한 함수들이 있습니다.
리스트에서 null 값을 필터링하려면 filterNotNull() 함수를 사용하세요:
fun main() {
val emails: List<String?> = listOf("[email protected]", null, "[email protected]", null, "[email protected]")
val validEmails = emails.filterNotNull()
println(validEmails)
// [[email protected], [email protected], [email protected]]
}리스트를 생성할 때 직접 null 값을 필터링하려면 listOfNotNull() 함수를 사용하세요:
fun main() {
val serverConfig = mapOf(
"appConfig.json" to "App Configuration",
"dbConfig.json" to "Database Configuration"
)
val requestedFile = "appConfig.json"
val configFiles = listOfNotNull(serverConfig[requestedFile])
println(configFiles)
// [App Configuration]
}위의 두 예시 모두 모든 항목이 null 값인 경우 빈 리스트가 반환됩니다.
또한 코틀린은 컬렉션에서 값을 찾기 위해 사용할 수 있는 함수들을 제공합니다. 값을 찾지 못하면 에러를 유발하는 대신 null 값을 반환합니다:
maxOrNull()은 가장 큰 값을 찾습니다. 존재하지 않으면null값을 반환합니다.minOrNull()은 가장 작은 값을 찾습니다. 존재하지 않으면null값을 반환합니다.
예시:
fun main() {
// 일주일간 기록된 기온
val temperatures = listOf(15, 18, 21, 21, 19, 17, 16)
// 이번 주 최고 기온 찾기
val maxTemperature = temperatures.maxOrNull()
println("Highest temperature recorded: ${maxTemperature ?: "No data"}")
// Highest temperature recorded: 21
// 이번 주 최저 기온 찾기
val minTemperature = temperatures.minOrNull()
println("Lowest temperature recorded: ${minTemperature ?: "No data"}")
// Lowest temperature recorded: 15
}이 예시는 함수가 null 값을 반환할 때 출력 문구를 반환하도록 엘비스 연산자 ?:를 사용합니다.
maxOrNull()및minOrNull()함수는null값을 포함하지 않는 컬렉션과 함께 사용하도록 설계되었습니다. 그렇지 않으면 함수가 원하는 값을 찾지 못한 것인지, 아니면null값을 찾은 것인지 구분할 수 없기 때문입니다.
조건과 일치하는 단일 항목을 찾으려면 singleOrNull() 함수를 람다 식과 함께 사용할 수 있습니다. 일치하는 항목이 없거나 일치하는 항목이 여러 개인 경우 함수는 null 값을 반환합니다:
fun main() {
// 일주일간 기록된 기온
val temperatures = listOf(15, 18, 21, 21, 19, 17, 16)
// 기온이 정확히 30도였던 날이 하루였는지 확인
val singleHotDay = temperatures.singleOrNull{ it == 30 }
println("Single hot day with 30 degrees: ${singleHotDay ?: "None"}")
// Single hot day with 30 degrees: None
}
singleOrNull()함수는null값을 포함하지 않는 컬렉션과 함께 사용하도록 설계되었습니다.
일부 함수는 람다 식을 사용하여 컬렉션을 변환하고, 목적을 달성할 수 없는 경우 null 값을 반환합니다.
람다 식으로 컬렉션을 변환하고 null이 아닌 첫 번째 값을 반환하려면 firstNotNullOfOrNull() 함수를 사용하세요. 그러한 값이 존재하지 않으면 함수는 null 값을 반환합니다:
fun main() {
data class User(val name: String?, val age: Int?)
val users = listOf(
User(null, 25),
User("Alice", null),
User("Bob", 30)
)
val firstNonNullName = users.firstNotNullOfOrNull { it.name }
println(firstNonNullName)
// Alice
}람다 식을 사용하여 각 컬렉션 항목을 순차적으로 처리하고 누적된 값을 생성하거나(또는 컬렉션이 비어있는 경우 null 값을 반환하거나) 하려면 reduceOrNull() 함수를 사용하세요:
fun main() {
// 장바구니에 담긴 항목의 가격
val itemPrices = listOf(20, 35, 15, 40, 10)
// reduceOrNull() 함수를 사용하여 총 가격 계산
val totalPrice = itemPrices.reduceOrNull { runningTotal, price -> runningTotal + price }
println("Total price of items in the cart: ${totalPrice ?: "No items"}")
// Total price of items in the cart: 120
val emptyCart = listOf<Int>()
val emptyTotalPrice = emptyCart.reduceOrNull { runningTotal, price -> runningTotal + price }
println("Total price of items in the empty cart: ${emptyTotalPrice ?: "No items"}")
// Total price of items in the empty cart: No items
}이 예시 또한 함수가 null 값을 반환할 때 출력 문구를 반환하도록 엘비스 연산자 ?:를 사용합니다.
reduceOrNull()함수는null값을 포함하지 않는 컬렉션과 함께 사용하도록 설계되었습니다.
코드를 더 안전하게 만드는 데 사용할 수 있는 더 많은 함수들을 코틀린 표준 라이브러리에서 찾아보세요.
조기 반환과 엘비스 연산자
초보자 과정에서 함수가 특정 지점 이상으로 처리되지 않도록 중단하는 조기 반환(early returns) 사용법을 배웠습니다. 함수 내에서 전제 조건을 확인하기 위해 엘비스 연산자 ?:와 조기 반환을 함께 사용할 수 있습니다. 이 접근 방식은 중첩된 체크를 사용할 필요가 없으므로 코드를 간결하게 유지하는 좋은 방법입니다. 코드의 복잡성이 줄어들면 유지관리도 쉬워집니다. 예시:
data class User(
val id: Int,
val name: String,
// 친구 유저 ID 목록
val friends: List<Int>
)
// 유저의 친구 수를 가져오는 함수
fun getNumberOfFriends(users: Map<Int, User>, userId: Int): Int {
// 유저를 검색하고 찾지 못하면 -1 반환
val user = users[userId] ?: return -1
// 친구 수 반환
return user.friends.size
}
fun main() {
// 몇몇 샘플 유저 생성
val user1 = User(1, "Alice", listOf(2, 3))
val user2 = User(2, "Bob", listOf(1))
val user3 = User(3, "Charlie", listOf(1))
// 유저 맵 생성
val users = mapOf(1 to user1, 2 to user2, 3 to user3)
println(getNumberOfFriends(users, 1))
// 2
println(getNumberOfFriends(users, 2))
// 1
println(getNumberOfFriends(users, 4))
// -1
}이 예시에서는:
- 유저의
id,name및 친구 목록 프로퍼티를 가진User데이터 클래스가 있습니다. getNumberOfFriends()함수는:User인스턴스 맵과 정수형 유저 ID를 받습니다.- 제공된 유저 ID로
User인스턴스 맵의 값에 접근합니다. - 엘비스 연산자를 사용하여 맵 값이
null값인 경우-1을 반환하며 함수를 조기 종료합니다. - 맵에서 찾은 값을
user변수에 할당합니다. size프로퍼티를 사용하여 유저의 친구 목록에 있는 친구 수를 반환합니다.
main()함수는:- 세 명의
User인스턴스를 생성합니다. - 이
User인스턴스들로 맵을 생성하고users변수에 할당합니다. users변수에 대해 값1과2를 인자로getNumberOfFriends()함수를 호출하여"Alice"에게는 두 명의 친구를,"Bob"에게는 한 명의 친구를 반환받습니다.users변수에 대해 값4를 인자로getNumberOfFriends()함수를 호출하며, 이는-1값과 함께 조기 반환을 유도합니다.
- 세 명의
조기 반환이 없어도 코드를 더 간결하게 작성할 수 있다는 점을 눈치채셨을 것입니다. 그러나 이 접근 방식은 users[userId]가 null 값을 반환할 수 있기 때문에 여러 번의 안전한 호출이 필요하며, 코드를 읽기가 약간 더 어려워질 수 있습니다:
fun getNumberOfFriends(users: Map<Int, User>, userId: Int): Int {
// 유저를 검색하거나 찾지 못하면 -1 반환
return users[userId]?.friends?.size ?: -1
}이 예시는 엘비스 연산자로 하나의 조건만 확인하지만, 중대한 오류 경로를 모두 다루기 위해 여러 체크를 추가할 수 있습니다. 엘비스 연산자를 사용한 조기 반환은 프로그램이 불필요한 작업을 하지 않도록 방지하고, null 값이나 유효하지 않은 케이스가 감지되는 즉시 중단함으로써 코드를 더 안전하게 만듭니다.
코드에서 return을 사용하는 방법에 대한 자세한 내용은 반환 및 점프(Returns and jumps)를 참조하세요.
연습
연습 문제 1
사용자가 다양한 유형의 알림을 활성화하거나 비활성화할 수 있는 앱의 알림 시스템을 개발하고 있습니다. 다음 조건에 맞게 getNotificationPreferences() 함수를 완성하세요:
validUser변수는as?연산자를 사용하여user가User클래스의 인스턴스인지 확인합니다. 인스턴스가 아니면 빈 리스트를 반환합니다.userName변수는 엘비스?:연산자를 사용하여 유저 이름이null인 경우 기본값이"Guest"가 되도록 보장합니다.- 마지막 return 문은 알림이 활성화된 경우에만 이메일 및 SMS 알림 설정을 포함하도록
.takeIf()함수를 사용합니다. main()함수가 성공적으로 실행되고 예상된 출력을 인쇄합니다.
takeIf()함수는 주어진 조건이 참이면 원래 값을 반환하고, 그렇지 않으면null을 반환합니다. 예시:kotlinfun main() { // 유저가 로그인함 val userIsLoggedIn = true // 유저가 활성 세션을 가짐 val hasSession = true // 유저가 로그인되어 있고 활성 세션이 있는 경우에만 대시보드 접근 권한 부여 val canAccessDashboard = userIsLoggedIn.takeIf { hasSession } println(canAccessDashboard ?: "Access denied") // true }
|--|--|
data class User(val name: String?)
fun getNotificationPreferences(user: Any, emailEnabled: Boolean, smsEnabled: Boolean): List<String> {
val validUser = // 여기에 코드를 작성하세요
val userName = // 여기에 코드를 작성하세요
return listOfNotNull( /* 여기에 코드를 작성하세요 */)
}
fun main() {
val user1 = User("Alice")
val user2 = User(null)
val invalidUser = "NotAUser"
println(getNotificationPreferences(user1, emailEnabled = true, smsEnabled = false))
// [Email Notifications enabled for Alice]
println(getNotificationPreferences(user2, emailEnabled = false, smsEnabled = true))
// [SMS Notifications enabled for Guest]
println(getNotificationPreferences(invalidUser, emailEnabled = true, smsEnabled = true))
// []
}|--|--|
data class User(val name: String?)
fun getNotificationPreferences(user: Any, emailEnabled: Boolean, smsEnabled: Boolean): List<String> {
val validUser = user as? User ?: return emptyList()
val userName = validUser.name ?: "Guest"
return listOfNotNull(
"Email Notifications enabled for $userName".takeIf { emailEnabled },
"SMS Notifications enabled for $userName".takeIf { smsEnabled }
)
}
fun main() {
val user1 = User("Alice")
val user2 = User(null)
val invalidUser = "NotAUser"
println(getNotificationPreferences(user1, emailEnabled = true, smsEnabled = false))
// [Email Notifications enabled for Alice]
println(getNotificationPreferences(user2, emailEnabled = false, smsEnabled = true))
// [SMS Notifications enabled for Guest]
println(getNotificationPreferences(invalidUser, emailEnabled = true, smsEnabled = true))
// []
}연습 문제 2
사용자가 여러 구독을 가질 수 있지만 한 번에 하나만 활성화될 수 있는 구독 기반 스트리밍 서비스를 작업하고 있습니다. 활성 구독이 둘 이상인 경우 null 값을 반환하도록 조건자(predicate)와 함께 singleOrNull() 함수를 사용하도록 getActiveSubscription() 함수를 완성하세요:
|--|--|
data class Subscription(val name: String, val isActive: Boolean)
fun getActiveSubscription(subscriptions: List<Subscription>): Subscription? // 여기에 코드를 작성하세요
fun main() {
val userWithPremiumPlan = listOf(
Subscription("Basic Plan", false),
Subscription("Premium Plan", true)
)
val userWithConflictingPlans = listOf(
Subscription("Basic Plan", true),
Subscription("Premium Plan", true)
)
println(getActiveSubscription(userWithPremiumPlan))
// Subscription(name=Premium Plan, isActive=true)
println(getActiveSubscription(userWithConflictingPlans))
// null
}|--|--|
data class Subscription(val name: String, val isActive: Boolean)
fun getActiveSubscription(subscriptions: List<Subscription>): Subscription? {
return subscriptions.singleOrNull { subscription -> subscription.isActive }
}
fun main() {
val userWithPremiumPlan = listOf(
Subscription("Basic Plan", false),
Subscription("Premium Plan", true)
)
val userWithConflictingPlans = listOf(
Subscription("Basic Plan", true),
Subscription("Premium Plan", true)
)
println(getActiveSubscription(userWithPremiumPlan))
// Subscription(name=Premium Plan, isActive=true)
println(getActiveSubscription(userWithConflictingPlans))
// null
}|--|--|
data class Subscription(val name: String, val isActive: Boolean)
fun getActiveSubscription(subscriptions: List<Subscription>): Subscription? =
subscriptions.singleOrNull { it.isActive }
fun main() {
val userWithPremiumPlan = listOf(
Subscription("Basic Plan", false),
Subscription("Premium Plan", true)
)
val userWithConflictingPlans = listOf(
Subscription("Basic Plan", true),
Subscription("Premium Plan", true)
)
println(getActiveSubscription(userWithPremiumPlan))
// Subscription(name=Premium Plan, isActive=true)
println(getActiveSubscription(userWithConflictingPlans))
// null
}연습 문제 3
사용자 이름과 계정 상태가 있는 소셜 미디어 플랫폼에서 작업하고 있습니다. 현재 활성 상태인 사용자 이름 목록을 보려고 합니다. mapNotNull() 함수가 사용자가 활성 상태이면 사용자 이름을 반환하고, 그렇지 않으면 null 값을 반환하는 조건자를 갖도록 getActiveUsernames() 함수를 완성하세요:
|--|--|
data class User(val username: String, val isActive: Boolean)
fun getActiveUsernames(users: List<User>): List<String> {
return users.mapNotNull { /* 여기에 코드를 작성하세요 */ }
}
fun main() {
val allUsers = listOf(
User("alice123", true),
User("bob_the_builder", false),
User("charlie99", true)
)
println(getActiveUsernames(allUsers))
// [alice123, charlie99]
}|--|--|
연습 문제 1에서와 마찬가지로, 사용자가 활성 상태인지 확인할 때
takeIf()함수를 사용할 수 있습니다.
|--|--|
data class User(val username: String, val isActive: Boolean)
fun getActiveUsernames(users: List<User>): List<String> {
return users.mapNotNull { user ->
if (user.isActive) user.username else null
}
}
fun main() {
val allUsers = listOf(
User("alice123", true),
User("bob_the_builder", false),
User("charlie99", true)
)
println(getActiveUsernames(allUsers))
// [alice123, charlie99]
}|--|--|
data class User(val username: String, val isActive: Boolean)
fun getActiveUsernames(users: List<User>): List<String> =
users.mapNotNull { user -> user.username.takeIf { user.isActive } }
fun main() {
val allUsers = listOf(
User("alice123", true),
User("bob_the_builder", false),
User("charlie99", true)
)
println(getActiveUsernames(allUsers))
// [alice123, charlie99]
}연습 문제 4
이커머스 플랫폼의 재고 관리 시스템을 작업하고 있습니다. 판매를 처리하기 전에 가용 재고를 기준으로 요청된 제품 수량이 유효한지 확인해야 합니다.
조기 반환과 엘비스 연산자를 사용하여(해당하는 경우) 다음 사항을 확인하도록 validateStock() 함수를 완성하세요:
requested변수가null인지 여부.available변수가null인지 여부.requested변수가 음수인지 여부.requested변수의 수량이available변수보다 많은지 여부.
위의 모든 경우에서 함수는 -1 값을 조기 반환해야 합니다.
|--|--|
fun validateStock(requested: Int?, available: Int?): Int {
// 여기에 코드를 작성하세요
}
fun main() {
println(validateStock(5,10))
// 5
println(validateStock(null,10))
// -1
println(validateStock(-2,10))
// -1
}|--|--|
fun validateStock(requested: Int?, available: Int?): Int {
val validRequested = requested ?: return -1
val validAvailable = available ?: return -1
if (validRequested < 0) return -1
if (validRequested > validAvailable) return -1
return validRequested
}
fun main() {
println(validateStock(5,10))
// 5
println(validateStock(null,10))
// -1
println(validateStock(-2,10))
// -1
}