Lazy Initialization

2024. 3. 14.

지연 초기화는 신중히 사용하라

일반적으로 필드를 초기화 할 때 아래와 같이 초기화를 한다.

class Init {

    private final FieldType field = computeFieldValue();
}

하지만 초기화 시점을 처음에 하는 것이 아니라 필요한 시점에 하는 지연 초기화 기법을 사용할 수 있다.
다른 최적화와 마찬가지로 지연 초기화는 모든 상황에서 성능을 향상시키지 않으며, 오히려 성능을 저하시킬 수도 있다.
지연 초기화는 보통 아래와 같은 경우에 사용한다.

필드의 초기화 비용이 높은 경우 최적화 목적으로 사용
순환 문제를 해결해야 하는 경우

초기화 순환성(Initialization circularity) 해결 방법

초기화 순환성 문제를 해결하기 위해 지연 초기화를 사용하는 경우, 아래와 같이 synchornized 키워드를 사용하면 간단하게 해결할 수 있다.

class LazyInit {

    private FieldType field;

    private synchronized FieldType getField() {
        if (field == null) {
            field = computeFieldValue();
        }
        return field;
    }
}

성능 문제로 인한 지연 초기화(정적 필드)

만약 성능 문제로 정적 필드를 지연 초기화해야하는 경우엔 지연 초기화 홀더 클래스 관용구를 사용할 수 있다.
클래스는 클래스가 처임 쓰일 때 초기화되는 특성을 이용하여 필드를 지연 초기화하는 방법이다.

class LazyInit {

    private static class FieldHolder {

        static final FieldType field = computeFieldValue();
    }

    private static FieldType getField() {
        return FieldHolder.field;
    }
}

getField 메서드가 처음 호출될 때 FieldHolder 클래스가 초기화되며, 내부의 field 필드가 초기화된다.
이 방식은 동기화 없이도 지연 초기화를 수행할 수 있어, 성능이 저하될 요인이 전혀 없다는 장점이 있다.

성능 문제로 인한 지연 초기화(인스턴스 필드)

인스턴스 필드의 경우엔 이중검사 관용구를 사용해 지연 초기화를 수행할 수 있다.
이 방식은 한 번 초기화된 필드에 접근할 때 동기화 비용을 없애주는 방식이다.

class LazyInit {

    private volatile FieldType field;

    private FieldType getField() {
        FieldType result = field; // 지역 변수를 사용해 필드를 한 번만 읽도록 보장
        if (result != null) { // 첫 번째 검사: 락 없이 수행
            return result; // null이 아니면 이미 초기화된 상태이므로 반환
        }

        synchronized (this) { // 두 번째 검사: 락을 걸고 수행
            if (field == null) { // 필드가 아직 초기화되지 않았다면
                field = computeFieldValue(); // 필드를 초기화
            }
            return field; // 필드를 반환
        }
    }
}

volatile 키워드를 사용하여 필드를 선언하여, 필드에 대한 모든 읽기/쓰기가 메인 메모리에서 수행되기 때문에 이중검사 관용구를 사용할 수 있게 된다.
이 방식은 정적 필드에도 사용할 수 있지만, 굳이 그럴 필요 없이 정적 필드의 경우엔 지연 초기화 홀더 클래스 관용구를 사용하는 것이 더 좋다.

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