Java 및 Kotlin의 Null 가능성
_Nullability_는 변수가 null 값을 가질 수 있는 기능입니다.
변수가 null을 포함할 때, 변수를 역참조하려고 시도하면 NullPointerException이 발생합니다.
null 포인터 예외를 받을 확률을 최소화하기 위해 코드를 작성하는 방법은 다양합니다.
이 가이드에서는 null 가능 변수를 처리하는 Java와 Kotlin의 접근 방식의 차이점을 다룹니다. Java에서 Kotlin으로 마이그레이션하고 실제 Kotlin 스타일로 코드를 작성하는 데 도움이 될 것입니다.
이 가이드의 첫 번째 부분에서는 가장 중요한 차이점인 Kotlin의 nullable 타입 지원과 Kotlin이 Java 코드의 타입을 처리하는 방법을 다룹니다. 두 번째 부분은 함수 호출 결과 확인부터 특정 차이점을 설명하기 위해 몇 가지 구체적인 사례를 살펴봅니다.
Kotlin의 null 안전성에 대해 자세히 알아보세요.
Nullable 타입 지원
Kotlin과 Java 타입 시스템의 가장 중요한 차이점은 Kotlin이 nullable 타입을 명시적으로 지원한다는 것입니다.
이는 어떤 변수가 null 값을 가질 수 있는지 나타내는 방법입니다.
변수가 null일 수 있다면 NullPointerException을 일으킬 수 있으므로 변수에 대해 메서드를 호출하는 것은 안전하지 않습니다.
Kotlin은 컴파일 시 이러한 호출을 금지하여 발생 가능한 예외를 많이 방지합니다.
런타임 시 nullable 타입의 객체와 non-nullable 타입의 객체는 동일하게 처리됩니다.
nullable 타입은 non-nullable 타입에 대한 래퍼가 아닙니다. 모든 검사는 컴파일 시에 수행됩니다.
즉, Kotlin에서 nullable 타입으로 작업하는 데 거의 런타임 오버헤드가 없습니다.
내장 함수 검사가 생성되더라도 오버헤드는 최소화됩니다.
Java에서는 null 검사를 작성하지 않으면 메서드가 NullPointerException을 throw할 수 있습니다.
// Java
int stringLength(String a) {
return a.length();
}
void main() {
stringLength(null); // Throws a `NullPointerException`
}
이 호출은 다음과 같은 출력을 갖습니다.
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 명시적으로 nullable로 표시하지 않는 한 모든 일반 타입은 기본적으로 non-nullable입니다.
a가 null이 될 것으로 예상하지 않으면 stringLength() 함수를 다음과 같이 선언합니다.
// Kotlin
fun stringLength(a: String) = a.length
파라미터 a는 String 타입을 가지며, Kotlin에서 이는 항상 String 인스턴스를 포함해야 하며 null을 포함할 수 없음을 의미합니다.
Kotlin에서 nullable 타입은 물음표 ?로 표시됩니다(예: String?).
컴파일러는 stringLength()의 모든 인수가 null이 아니어야 한다는 규칙을 적용하므로 런타임 시 NullPointerException이 발생하는 것은 불가능합니다(만약 a가 String인 경우).
null 값을 stringLength(a: String) 함수에 전달하려고 하면 컴파일 시간 오류인 "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 확인합니다.
// Kotlin
fun stringLength(a: String?): Int = if (a != null) a.length else 0
검사가 성공적으로 통과되면 컴파일러는 컴파일러가 검사를 수행하는 범위에서 변수를 non-nullable 타입 String인 것처럼 취급합니다.
이 검사를 수행하지 않으면 코드가 컴파일되지 않고 다음 메시지가 표시됩니다. "Only safe (?.) or non-nullable asserted (!!.) calls are allowed on a nullable receiver of type String?".
더 짧게 동일하게 작성할 수 있습니다. safe-call 연산자 ?. (If-not-null shorthand)를 사용하십시오. 이 연산자를 사용하면 null 검사와 메서드 호출을 단일 작업으로 결합할 수 있습니다.
// Kotlin
fun stringLength(a: String?): Int = a?.length ?: 0
플랫폼 타입
Java에서는 변수가 null이 될 수 있는지 여부를 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 Eclipse의 어노테이션(org.eclipse.jdt.annotation)을 사용할 수 있습니다.
Kotlin은 Kotlin 코드에서 Java 코드를 호출할 때 이러한 어노테이션을 인식하고 어노테이션에 따라 타입을 처리합니다.
Java 코드에 이러한 어노테이션이 없으면 Kotlin은 Java 타입을 _플랫폼 타입_으로 취급합니다. 그러나 Kotlin에는 이러한 타입에 대한 nullability 정보가 없으므로 컴파일러는 해당 타입에 대한 모든 작업을 허용합니다. 다음과 같은 이유로 null 검사를 수행할지 여부를 결정해야 합니다.
- Java에서와 마찬가지로
null에 대해 작업을 수행하려고 하면NullPointerException이 발생합니다. - 컴파일러는 non-nullable 타입의 값에 대해 null-safe 작업을 수행할 때 일반적으로 수행하는 불필요한 null 검사를 강조 표시하지 않습니다.
null 안전성 및 플랫폼 타입과 관련된 Kotlin에서 Java 호출에 대해 자세히 알아보세요.
Definitely non-nullable 타입 지원
Kotlin에서 @NotNull을 인수로 포함하는 Java 메서드를 오버라이드하려면 Kotlin의 definitely non-nullable 타입이 필요합니다.
예를 들어 Java에서 다음과 같은 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 definitely non-nullable(T1 & Any)로 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
}
definitely non-nullable인 제네릭 타입에 대해 자세히 알아보세요.
함수 호출 결과 확인
null을 확인해야 하는 가장 일반적인 상황 중 하나는 함수 호출에서 결과를 얻을 때입니다.
다음 예제에는 두 개의 클래스인 Order와 Customer가 있습니다. Order에는 Customer 인스턴스에 대한 참조가 있습니다.
findOrder() 함수는 Order 클래스의 인스턴스를 반환하거나, 주문을 찾을 수 없는 경우 null을 반환합니다.
목표는 검색된 주문의 고객 인스턴스를 처리하는 것입니다.
다음은 Java의 클래스입니다.
//Java
record Order (Customer customer) {}
record Customer (String name) {}
Java에서 함수를 호출하고 결과에 대해 if-not-null 검사를 수행하여 필요한 속성의 역참조를 진행합니다.
// Java
Order order = findOrder();
if (order != null) {
processCustomer(order.getCustomer());
}
위의 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)
}
safe-call 연산자 ?. (If-not-null shorthand)를
표준 라이브러리의 scope 함수와 함께 사용합니다.
let 함수는 일반적으로 이를 위해 사용됩니다.
// Kotlin
val order = findOrder()
order?.let {
processCustomer(it.customer)
}
다음은 동일한 내용의 더 짧은 버전입니다.
// Kotlin
findOrder()?.customer?.let(::processCustomer)
null 대신 기본값
null 검사는 null 검사가 성공한 경우 기본값 설정과 함께 자주 사용됩니다.
null 검사가 있는 Java 코드:
// Java
Order order = findOrder();
if (order == null) {
order = new Order(new Customer("Antonio"))
}
Kotlin에서 동일한 내용을 표현하려면 Elvis 연산자 (If-not-null-else shorthand)를 사용합니다.
// Kotlin
val order = findOrder() ?: Order(Customer("Antonio"))
값 또는 null을 반환하는 함수
Java에서는 목록 요소로 작업할 때 주의해야 합니다. 요소를 사용하기 전에 항상 해당 인덱스에 요소가 있는지 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 이름이 null 값을 반환할 수 있는지 여부를 나타내는 함수를 제공하는 경우가 많습니다.
이것은 특히 컬렉션 API에서 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
요소가 없는 경우 가장 큰 요소 또는 null을 가져와야 하는 경우 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()}")
Java 및 Kotlin의 컬렉션에 대해 자세히 알아보세요.
안전하게 타입 캐스팅
타입을 안전하게 캐스팅해야 하는 경우 Java에서는 instanceof 연산자를 사용한 다음 작동 방식을 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 방지하려면 실패 시 null을 반환하는 safe cast 연산자 as?를 사용합니다.
// 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
}
위의 Java 예제에서 함수 getStringLength()는 primitive 타입 int의 결과를 반환합니다.
null을 반환하게 하려면 boxed 타입 Integer를 사용할 수 있습니다.
그러나 이러한 함수가 음수 값을 반환한 다음 값을 확인하는 것이 더 효율적입니다.
어쨌든 검사를 수행하겠지만 이 방법으로는 추가 boxing이 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.
좋아하는 관용구가 있다면 언제든지 pull request를 보내서 공유해 주세요!