[Java] 일급 컬렉션이란?

일급 컬렉션이란?

일급 컬렉션은 컬렉션을 멤버 변수로 갖는 클래스를 만드는 규칙이다. 

`마틴 파울러`가 제한한 `컬렉션 캡슐화` 원칙에서 시작되었고 이후 컬렉션을 다루는 방식에 SOLID의 단일 책임 원칙(SRP)을 도입했다. 

 

일급 컬렉션은 아래 3가지 조건을 만족하는 클래스다. 

1. 컬렉션을 멤버 변수로 갖는 클래스
2. 해당 클래스는 컬렉션을 private 필드로 가짐
3. 컬렉션에 관련된 로직만 수행하는 메서드를 가짐

public class Student {
    private String id;
    private String name;
    
    public Student(String id, String name) {
        this.id = id;
        this.name = name;
    }
}

`Student`클래스를 그냥 컬렉션으로 `School`클래스에서 사용하면 다음과 같다. 

public class School {
    private List<Student> students = new ArrayList<>();
    
    // 학생 추가
    public void addStudent(Student student) {
        // 최대 100명까지만 등록 가능
        if (students.size() >= 100) {
            throw new IllegalStateException("학교 정원이 초과되었습니다.");
        }
        students.add(student);
    }
    
    // 학생 목록 조회
    public List<Student> getStudents() {
        return students;
    }
    
    // 학생 수 조회
    public int getStudentCount() {
        return students.size();
    }
    
    // 학교 관리 메서드들...
}

getStudents()를 외부로 그대로 반환해 외부에서 직접 수정이 가능하고, `School` 클래스는 두 가지 책임을 가지고 있다. 

1. 학교 관리 책임
2. 학생 목록 관리 책임

학생 목록의 규칙이 변경될 때도, `School` 클래스를 수정해야 하고, 학교 관리 기능이 변경될 때도 `School`클래스를 수정해야 한다. ➡️ 이는 단일 책임 원칙(SRP)를 위반한다.

// 일급 컬렉션: 학생 목록 관리
public class Students {
    private final List<Student> values;
    private static final int MAX_STUDENT_COUNT = 100;
    
    // 빈 학생 목록 생성
    public Students() {
        this.values = new ArrayList<>();
    }
    
    // 기존 학생 목록으로 생성
    public Students(List<Student> students) {
        validateMaxSize(students);
        this.values = new ArrayList<>(students);
    }
    
    // 최대 인원 검증
    private void validateMaxSize(List<Student> students) {
        if (students.size() > MAX_STUDENT_COUNT) {
            throw new IllegalArgumentException("학생은 최대 " + MAX_STUDENT_COUNT + "명까지만 등록할 수 있습니다.");
        }
    }
    
    // 학생 추가
    public void add(Student student) {
        if (values.size() >= MAX_STUDENT_COUNT) {
            throw new IllegalStateException("학생은 최대 " + MAX_STUDENT_COUNT + "명까지만 등록할 수 있습니다.");
        }
        values.add(student);
    }
    
    // 학생 목록 조회 (수정 불가능한 리스트 반환)
    public List<Student> getList() {
        return Collections.unmodifiableList(values);
    }
    
    // 학생 수 조회
    public int size() {
        return values.size();
    }
}


// 일급 컬렉션을 사용하는 학교 클래스
public class School {
    private Students students;
    
    public School() {
        this.students = new Students();
    }
    
    public void addStudent(Student student) {
        students.add(student);
    }
    
    public List<Student> getStudentList() {
        return students.getList();
    }
    
    public int getStudentCount() {
        return students.size();
    }
}

반면, 일급 컬렉션 방식을 사용하면 `Students`클래스는 학생 목록 관리만 담당하게 되고, 이를 `School`클래스는 가져다 쓰기만 하면 된다. 학생 목록 관리 기능이 수정된다면 우리는 `Students`클래스만 수정하면된다. 

💡 여기서 중요한 것은 `School`클래스는 `Students`클래스가 어떻게 변경되는지 몰라도 된다는 것이다!
이는 객체지향의 핵심 원칙인 캡슐화와 인터페이스 분리를 지키는 것이다. 

 

일급 컬렉션의 장점

비즈니스 로직 캡슐화

위 예시처럼 `Student`컬렉션과 관련된 비즈니스 로직은 모두 `Students`에서 관리할 수 있다. 

이는 로직이 분산되지 않고 중앙화되고 해당 컬렉션과 컬렉션을 다루는 메서드를 하나의 클래스로 묶어 외부로부터 감출 수 있다. 

 

불변성 보장

`School`클래스에서 `Students`의 내부 컬렉션을 직접 수정할 수 없고 제어할 수 없다. 

이를 통해 의도하지 않은 상태 변경을 방지할 수 있어, 버그가 감소하고 멀티 스레드 환경에서 안전하다.

 

 SRP 보장

`Students`는 컬렉션 관리라는 단일 책임만 갖는 클래스이다. 학생 관리 기능을 수정할 때는 `Students`클래스에만 접근해 수정하면 되기 때문에 유지보수가 용이 하고, 테스트 범위가 명확해 테스트 하기가 쉽다. 

이름이 있는 컬렉션

일급 컬렉션은 비즈니스 로직에 특화된 명확한 이름을 가질 수 있다. 이를 통해 코드의 의도가 명확하고 컴파일 타임에 타입 체크가 가능하다.