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Null safety

Null Safety는 The Billion-Dollar Mistake라고도 알려진 널 참조의 위험을 크게 줄이도록 설계된 Kotlin 기능입니다.

Java를 포함한 많은 프로그래밍 언어에서 가장 흔한 문제 중 하나는 널 참조의 멤버에 액세스하면 널 참조 예외가 발생한다는 것입니다. Java에서 이는 NullPointerException 또는 줄여서 _NPE_와 같습니다.

Kotlin은 널 가능성을 타입 시스템의 일부로 명시적으로 지원합니다. 즉, 어떤 변수 또는 속성이 null을 허용하는지 명시적으로 선언할 수 있습니다. 또한 널이 아닌 변수를 선언하면 컴파일러는 이러한 변수가 null 값을 가질 수 없도록 하여 NPE를 방지합니다.

Kotlin의 Null Safety는 런타임이 아닌 컴파일 타임에 잠재적인 널 관련 문제를 잡아내어 더 안전한 코드를 보장합니다. 이 기능은 null 값을 명시적으로 표현하여 코드의 견고성, 가독성 및 유지 관리성을 향상시켜 코드를 더 쉽게 이해하고 관리할 수 있도록 합니다.

Kotlin에서 NPE가 발생할 수 있는 유일한 원인은 다음과 같습니다.

  • throw NullPointerException()에 대한 명시적 호출
  • not-null assertion operator !!의 사용
  • 다음과 같은 초기화 중 데이터 불일치:
  • Java 상호 운용:
    • 플랫폼 타입의 null 참조의 멤버에 액세스하려고 시도하는 경우.
    • 제네릭 타입의 널 가능성 문제. 예를 들어, Java 코드 조각이 null을 Kotlin MutableList<String>에 추가하는 경우, 이를 적절하게 처리하려면 MutableList<String?>가 필요합니다.
    • 외부 Java 코드로 인해 발생하는 기타 문제.
팁

NPE 외에도 Null Safety와 관련된 또 다른 예외는 UninitializedPropertyAccessException입니다. Kotlin은 초기화되지 않은 속성에 액세스하려고 할 때 이 예외를 발생시켜 널이 아닌 속성이 준비될 때까지 사용되지 않도록 합니다. 이것은 일반적으로 lateinit 속성에서 발생합니다.

널 가능 타입과 널 불가능 타입​

Kotlin에서 타입 시스템은 null을 가질 수 있는 타입(널 가능 타입)과 가질 수 없는 타입(널 불가능 타입)을 구별합니다. 예를 들어, String 타입의 일반 변수는 null을 가질 수 없습니다.

fun main() {

    // 널이 아닌 문자열을 변수에 할당합니다.
    var a: String = "abc"
    // 널이 아닌 변수에 null을 다시 할당하려고 시도합니다.
    a = null
    print(a)
    // Null은 널이 아닌 String 타입의 값이 될 수 없습니다.

}

a에서 메서드를 안전하게 호출하거나 속성에 액세스할 수 있습니다. a는 널 불가능 변수이므로 NPE를 일으키지 않는 것이 보장됩니다. 컴파일러는 a가 항상 유효한 String 값을 갖도록 보장하므로 null일 때 해당 속성이나 메서드에 액세스할 위험이 없습니다.

fun main() {

    // 널이 아닌 문자열을 변수에 할당합니다.
    val a: String = "abc"
    // 널이 아닌 변수의 길이를 반환합니다.
    val l = a.length
    print(l)
    // 3

}

null 값을 허용하려면 변수 타입 바로 뒤에 ? 기호를 사용하여 변수를 선언합니다. 예를 들어, String?을 작성하여 널 가능 문자열을 선언할 수 있습니다. 이 표현식은 String을 null을 수락할 수 있는 타입으로 만듭니다.

fun main() {

    // 널 가능 문자열을 변수에 할당합니다.
    var b: String? = "abc"
    // 널 가능 변수에 null을 성공적으로 다시 할당합니다.
    b = null
    print(b)
    // null

}

b에서 length에 직접 액세스하려고 하면 컴파일러에서 오류를 보고합니다. 이는 b가 널 가능 변수로 선언되어 null 값을 가질 수 있기 때문입니다. 널 가능 변수에서 속성에 직접 액세스하려고 하면 NPE가 발생합니다.

fun main() {

    // 널 가능 문자열을 변수에 할당합니다.
    var b: String? = "abc"
    // 널 가능 변수에 null을 다시 할당합니다.
    b = null
    // 널 가능 변수의 길이를 직접 반환하려고 시도합니다.
    val l = b.length
    print(l)
    // String? 타입의 널 가능 수신자에게는 안전한 (?.) 또는 널이 아님을 단언하는 (!!.) 호출만 허용됩니다.

}

위의 예에서 컴파일러는 속성에 액세스하거나 작업을 수행하기 전에 안전한 호출을 사용하여 널 가능성을 확인하도록 요구합니다. 널 가능 변수를 처리하는 방법에는 여러 가지가 있습니다.

null 처리 도구 및 기술에 대한 자세한 내용과 예제는 다음 섹션을 참조하십시오.

if 조건문으로 null 확인​

널 가능 타입을 사용할 때 NPE를 피하기 위해 널 가능성을 안전하게 처리해야 합니다. 이를 처리하는 한 가지 방법은 if 조건식을 사용하여 널 가능성을 명시적으로 확인하는 것입니다.

예를 들어, b가 null인지 확인한 다음 b.length에 액세스합니다.

fun main() {

    // 널 가능 변수에 null을 할당합니다.
    val b: String? = null
    // 먼저 널 가능성을 확인한 다음 길이에 액세스합니다.
    val l = if (b != null) b.length else -1
    print(l)
    // -1

}

위의 예에서 컴파일러는 스마트 캐스트를 수행하여 타입을 널 가능 String?에서 널 불가능 String으로 변경합니다. 또한 수행한 검사에 대한 정보를 추적하고 if 조건문 내에서 length를 호출할 수 있도록 합니다.

더 복잡한 조건도 지원됩니다.

fun main() {

    // 널 가능 문자열을 변수에 할당합니다.
    val b: String? = "Kotlin"

    // 먼저 널 가능성을 확인한 다음 길이에 액세스합니다.
    if (b != null && b.length > 0) {
        print("String of length ${b.length}")
    // 조건이 충족되지 않으면 대안을 제공합니다.
    } else {
        print("Empty string")
        // String of length 6
    }

}

위의 예는 컴파일러가 검사와 사용 사이에 b가 변경되지 않는다는 것을 보장할 수 있는 경우에만 작동합니다. 스마트 캐스트 필수 조건과 동일합니다.

안전 호출 연산자​

안전 호출 연산자 ?.를 사용하면 더 짧은 형식으로 널 가능성을 안전하게 처리할 수 있습니다. 객체가 null이면 NPE를 발생시키는 대신 ?. 연산자는 단순히 null을 반환합니다.

fun main() {

    // 널 가능 문자열을 변수에 할당합니다.
    val a: String? = "Kotlin"
    // 널 가능 변수에 null을 할당합니다.
    val b: String? = null
    
    // 널 가능성을 확인하고 길이 또는 null을 반환합니다.
    println(a?.length)
    // 6
    println(b?.length)
    // null

}

b?.length 표현식은 널 가능성을 확인하고 b가 널이 아니면 b.length를 반환하고 그렇지 않으면 null을 반환합니다. 이 표현식의 타입은 Int?입니다.

Kotlin에서 var 및 val 변수 모두와 함께 ?. 연산자를 사용할 수 있습니다.

  • 널 가능 var는 null(예: var nullableValue: String? = null) 또는 널이 아닌 값(예: var nullableValue: String? = "Kotlin")을 가질 수 있습니다. 널이 아닌 값이면 언제든지 null로 변경할 수 있습니다.
  • 널 가능 val은 null(예: val nullableValue: String? = null) 또는 널이 아닌 값(예: val nullableValue: String? = "Kotlin")을 가질 수 있습니다. 널이 아닌 값이면 이후에 null로 변경할 수 없습니다.

안전 호출은 체인에서 유용합니다. 예를 들어, Bob은 부서에 할당될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있는 직원입니다. 해당 부서는 차례로 다른 직원을 부서장으로 둘 수 있습니다. Bob의 부서장의 이름(있는 경우)을 얻으려면 다음을 작성합니다.

bob?.department?.head?.name

이 체인은 해당 속성 중 하나가 null이면 null을 반환합니다. 다음은 동일한 안전 호출과 동일하지만 if 조건문을 사용한 것입니다.

if (person != null && person.department != null) {
    person.department.head = managersPool.getManager()
}

할당의 왼쪽에 안전 호출을 배치할 수도 있습니다.

person?.department?.head = managersPool.getManager()

위의 예에서 안전 호출 체인의 수신자 중 하나가 null이면 할당이 건너뛰고 오른쪽의 표현식은 전혀 평가되지 않습니다. 예를 들어, person 또는 person.department가 null이면 함수가 호출되지 않습니다.

Elvis 연산자​

널 가능 타입을 사용할 때 null을 확인하고 대체 값을 제공할 수 있습니다. 예를 들어, b가 null이 아니면 b.length에 액세스합니다. 그렇지 않으면 대체 값을 반환합니다.

fun main() {

    // 널 가능 변수에 null을 할당합니다.
    val b: String? = null
    // 널 가능성을 확인합니다. null이 아니면 길이를 반환합니다. null이면 0을 반환합니다.
    val l: Int = if (b != null) b.length else 0
    println(l)
    // 0

}

전체 if 표현식을 작성하는 대신 Elvis 연산자 ?:를 사용하여 더 간결하게 처리할 수 있습니다.

fun main() {

    // 널 가능 변수에 null을 할당합니다.
    val b: String? = null
    // 널 가능성을 확인합니다. null이 아니면 길이를 반환합니다. null이면 널이 아닌 값을 반환합니다.
    val l = b?.length ?: 0
    println(l)
    // 0

}

?:의 왼쪽 표현식이 null이 아니면 Elvis 연산자는 해당 표현식을 반환합니다. 그렇지 않으면 Elvis 연산자는 오른쪽 표현식을 반환합니다. 오른쪽 표현식은 왼쪽 표현식이 null인 경우에만 평가됩니다.

throw 및 return은 Kotlin의 표현식이므로 Elvis 연산자의 오른쪽에서도 사용할 수 있습니다. 이는 예를 들어 함수 인수를 확인할 때 편리할 수 있습니다.

fun foo(node: Node): String? {
    // getParent()를 확인합니다. null이 아니면 parent에 할당됩니다. null이면 null을 반환합니다.
    val parent = node.getParent() ?: return null
    // getName()을 확인합니다. null이 아니면 name에 할당됩니다. null이면 예외를 발생시킵니다.
    val name = node.getName() ?: throw IllegalArgumentException("name expected")
    // ...
}

널 아님 단언 연산자​

널 아님 단언 연산자 !!는 모든 값을 널 불가능 타입으로 변환합니다.

값이 null이 아닌 변수에 !! 연산자를 적용하면 널 불가능 타입으로 안전하게 처리되고 코드가 정상적으로 실행됩니다. 그러나 값이 null이면 !! 연산자는 널 불가능으로 처리되도록 강제하여 NPE가 발생합니다.

b가 null이 아니고 !! 연산자가 널이 아닌 값(이 예에서는 String)을 반환하도록 하면 length에 올바르게 액세스합니다.

fun main() {

    // 널 가능 문자열을 변수에 할당합니다.
    val b: String? = "Kotlin"
    // b를 널이 아닌 것으로 처리하고 길이에 액세스합니다.
    val l = b!!.length
    println(l)
    // 6

}

b가 null이고 !! 연산자가 널이 아닌 값을 반환하도록 하면 NPE가 발생합니다.

fun main() {

    // 널 가능 변수에 null을 할당합니다.
    val b: String? = null
    // b를 널이 아닌 것으로 처리하고 길이에 액세스하려고 시도합니다.
    val l = b!!.length
    println(l) 
    // Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException

}

!! 연산자는 특히 값이 null이 아니고 NPE가 발생할 가능성이 없다고 확신하지만 특정 규칙 때문에 컴파일러가 이를 보장할 수 없는 경우에 유용합니다. 이러한 경우 !! 연산자를 사용하여 값이 null이 아니라고 컴파일러에 명시적으로 알릴 수 있습니다.

널 가능 수신자​

널 가능 수신자 타입으로 확장 함수를 사용할 수 있으므로 이러한 함수를 null일 수 있는 변수에서 호출할 수 있습니다.

널 가능 수신자 타입에 확장 함수를 정의하면 함수를 호출하는 모든 위치에서 null을 확인하는 대신 함수 자체 내에서 null 값을 처리할 수 있습니다.

예를 들어, .toString() 확장 함수는 널 가능 수신자에서 호출할 수 있습니다. null 값으로 호출하면 예외를 발생시키지 않고 문자열 "null"을 안전하게 반환합니다.


fun main() {
    // person 변수에 저장된 널 가능 Person 객체에 null을 할당합니다.
    val person: Person? = null

    // 널 가능 person 변수에 .toString을 적용하고 문자열을 출력합니다.
    println(person.toString())
    // null
}

// 간단한 Person 클래스를 정의합니다.
data class Person(val name: String)

위의 예에서 person이 null이더라도 .toString() 함수는 문자열 "null"을 안전하게 반환합니다. 이는 디버깅 및 로깅에 유용할 수 있습니다.

.toString() 함수가 널 가능 문자열(문자열 표현 또는 null)을 반환할 것으로 예상되는 경우 안전 호출 연산자 ?.를 사용합니다. ?. 연산자는 객체가 null이 아닌 경우에만 .toString()을 호출하고 그렇지 않으면 null을 반환합니다.


fun main() {
    // 널 가능 Person 객체를 변수에 할당합니다.
    val person1: Person? = null
    val person2: Person? = Person("Alice")

    // person이 null이면 "null"을 출력합니다. 그렇지 않으면 person.toString()의 결과를 출력합니다.
    println(person1?.toString())
    // null
    println(person2?.toString())
    // Person(name=Alice)
}

// Person 클래스를 정의합니다.
data class Person(val name: String)

?. 연산자를 사용하면 null일 수 있는 객체의 속성 또는 함수에 계속 액세스하면서 잠재적인 null 값을 안전하게 처리할 수 있습니다.

Let 함수​

null 값을 처리하고 널이 아닌 타입에서만 작업을 수행하려면 안전 호출 연산자 ?.를 다음 함수와 함께 사용할 수 있습니다. let 함수.

이 조합은 표현식을 평가하고, 결과에서 null을 확인하고, null이 아닌 경우에만 코드를 실행하는 데 유용하며 수동 널 검사를 피할 수 있습니다.

fun main() {

    // 널 가능 문자열 목록을 선언합니다.
    val listWithNulls: List<String?> = listOf("Kotlin", null)

    // 목록의 각 항목을 반복합니다.
    for (item in listWithNulls) {
        // 항목이 null인지 확인하고 널이 아닌 값만 출력합니다.
        item?.let { println(it) }
        //Kotlin 
    }

}

안전 캐스트​

타입 캐스트에 대한 일반적인 Kotlin 연산자는 as 연산자입니다. 그러나 객체가 대상 타입이 아니면 일반 캐스트로 인해 예외가 발생할 수 있습니다.

안전 캐스트에는 as? 연산자를 사용할 수 있습니다. 이 연산자는 값을 지정된 타입으로 캐스트하려고 시도하고 값이 해당 타입이 아니면 null을 반환합니다.

fun main() {

    // 모든 타입의 값을 가질 수 있는 Any 타입의 변수를 선언합니다.
    val a: Any = "Hello, Kotlin!"

    // 'as?' 연산자를 사용하여 Int로 안전하게 캐스트합니다.
    val aInt: Int? = a as? Int
    // 'as?' 연산자를 사용하여 String으로 안전하게 캐스트합니다.
    val aString: String? = a as? String

    println(aInt)
    // null
    println(aString)
    // "Hello, Kotlin!"

}

a가 Int가 아니므로 캐스트가 안전하게 실패하므로 위의 코드는 null을 출력합니다. 또한 String? 타입과 일치하므로 안전 캐스트가 성공하므로 "Hello, Kotlin!"을 출력합니다.

널 가능 타입의 컬렉션​

널 가능 요소의 컬렉션이 있고 널이 아닌 요소만 유지하려는 경우 filterNotNull() 함수를 사용합니다.

fun main() {

    // 일부 null 및 널이 아닌 정수 값을 포함하는 목록을 선언합니다.
    val nullableList: List<Int?> = listOf(1, 2, null, 4)

    // null 값을 필터링하여 널이 아닌 정수 목록을 생성합니다.
    val intList: List<Int> = nullableList.filterNotNull()
  
    println(intList)
    // [1, 2, 4]

}

다음 단계​