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[Kotlin] - 코틀린에서 null을 다루는 방법

자바 개발자를 위한 코틀린 입문을 공부하며 작성한 글입니다.
혼자 공부하고 정리한 내용이며, 틀린 부분은 지적해주시면 감사드리겠습니다 😀

null 체크

java에서 아래 코드는 안전한 코드일까?

public boolean startsWithA(String str) {
    return str.startsWith("A");
}

java에서는 String 타입에 null이 들어갈 수 있다. 만약 str 변수에 null이 들어올 경우 NPE(NullPointerException)이 발생하게 된다.

이를 수정하기 위해서는 다음과 같이 변경할 수 있다.

public class A {
    public boolean startsWithA1(String str) {
        if (str == null) throw new IllegalArgumentException("null이 들어왔습니다.");
        return str.startsWith("A");
    }
    
    public Boolean startsWithA2(String str) {
        if (str == null) return null;
        return str.startsWith("A");
    }
    
    public boolean startsWithA3(String str) {
        if (str == null) return false;
        return str.startsWith("A");
    }
    
}

위와 같이 다양한 방법으로 체킹할 수 있다.

만약 위의 기반이 되는 코드를 kotlin에서 작성하면 어떨까?

fun startsWithA1(str: String?): Boolean {
    // 에러 발생 : Only safe (?.) or non-null asserted (!!.) calls are allowed on a nullable receiver of type String?
    return str.startsWith("A")
}

위 코드와 같이 str 변수에 null이 들어올 수 있다는 가능성을 열어둔 뒤, null-check 없이 반환을 하려고 하면 에러가 발생한다.

그 이유는 String과 String?을 아예 다른 타입으로 간주하기 때문이다.

그럼 kotlin에서는 어떤 방식으로 null-check를 진행하면 될까?

fun startsWithA1(str: String?): Boolean {
    if (str == null) throw IllegalArgumentException("null이 들어왔습니다.")
    return str.startsWith("A")
}

fun startsWithA2(str: String?): Boolean? {
    if (str == null) return null
    return str.startsWith("A")
}

fun startsWithA3(str: String?): Boolean {
    if (str == null) return false
    return str.startsWith("A")
}

위와 같이 작성할 수 있으며, 가장 큰 차이는 다음과 같다.

  • 매개변수에 null이 들어올 수 있다면 타입 뒤에 ?를 붙여준다.
  • 반환값이 null이 될 수 있을 경우 반환 타입 뒤에 ?를 붙여준다.

kotlin에서는 null이 가능한 타입을 완전히 다르게 취급한다.

nullable 변수 사용

Safe call

null이 아니면 실행하고, null이면 실행하지 않는다.

아래 코드를 통해 확인해보자.

val str: String? = "ABC"
str.length // 불가능
str?.length // 가능

str 변수는 null이 들어올 수 있는 문자열 타입이다. 이 변수는 null-check를 하지 않는 이상 바로 접근이 불가능하다.

만약 Safe call을 사용한다면, 앞에 있는 변수가 null이 아닐 경우 뒤에 딸려오는 함수나 프로퍼티 등을 실행시키고, 그렇지 않으면 해당 값 그대로가 null이 된다.

val str: String? = null
// 출력 : null
println(str?.length)

즉, 위 코드를 실행하게 되면 str?.length 자체가 null이 되면서 출력하게 된다.

만약 java에서 해당 코드를 실행하면 str이 null이 되면서 length에 접근할 수 없어 NPE가 발생하게 된다.

// 에러 발생 : Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException: Cannot invoke "String.length()" because "str" is null
String str = null;
System.out.println(str.length());

Elvis 연산자

Safe call 기능과 함께 사용되며, 앞의 연산 결과가 null이면 뒤의 값을 사용한다.

val str: String? = "ABC"
str?.length ?: 0

위와 같이 작성할 경우 Safe call이 되면서 str?.length 자체가 null이 된다. 하지만 뒤에 있는 Elvis 연산자 때문에 0이라는 값으로 치환되어 나오게 된다.

val str: String? = null
// 출력 : 0
println(str?.length ?: 0)

응용

앞서 java 코드를 kotlin으로 변환한 코드를 위에서 소개한 기능을 적용해 변경해보자!

fun startsWithA1(str: String?): Boolean {
    return str?.startsWith("A")
        ?: throw IllegalArgumentException("null이 들어왔습니다.")
}

fun startsWithA2(str: String?): Boolean? {
    // str이 null이면 전체가 null로 변환된다.
    return str?.startsWith("A")
}

fun startsWithA3(str: String?): Boolean { 
    return str?.startsWith("A") ?: false
}

이러한 기능은 early return에서도 사용할 수 있다.

public long calculate(Long number) {
    if(number == null) return 0;
    ...
}

fun calculate(number: Long?): Long { 
    number ?: return 0 
    ...
}

java에 비해 훨씬 간결하고 쉽게 사용할 수 있다.

널 아님 단언!!

nullable 타입이지만, 아무리 생각해도 null이 될 수 없는 경우에 사용한다.

예를 들어서 Entity를 설계할 때, id 값은 초기에 null로 지정한 뒤, 사용자가 값을 입력해서 DB에 저장이 된 후에야 id 값이 들어가게 된다.

@Entity
class Product {
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    val id: Long? = null
    var title: String = ""
    ...
}

즉, 초기에는 null로 지정을 해야하니 nullable 타입으로 둘 수 밖에 없고, 데이터를 꺼내올 때에는 분명히 값이 존재하기에 불편함이 따르게 된다.

이러한 상황에서 널 아님 단언 연산을 사용하면 된다.

fun startsWith(str: String?): Boolean {
    return str!!.startsWith("A")
}

위 코드와 같이 !!를 사용하면 컴파일러에게 절대 null이 아니라고 알려주는 것이다.

만약 이러한 상황에서 null이 입력될 경우 NPE가 발생하게 된다. 그렇기 때문에 정말 null이 아닌게 확실한 경우에만 사용해야 한다.

플랫폼 타입

kotlin이 null 관련 정보를 알 수 없는 타입으로, 런타임 시 Exception이 날 수 있다.

kotlin은 java와 100% 호환이 가능하다 보니 한 프로젝트 내에서 두 언어를 함께 사용하는 경우가 있다.

만약 java 코드를 가져다 쓴다고 가정했을 때, 어떤 타입이 null이 될 수 없는지, 있는지를 어떻게 처리해야할지 애매할 것이다. 이런 상황에서 플랫폼 타입을 사용하면 된다.

아래 상황을 통해 확인해보자.

public class Person {
    private final String name;

    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Nullable
    public String getName() {
        return name;
    }
}

fun main() {
    val p = Person("공부하는 개발자")
    // p.name == p.getName()과 동일
    // 에러 발생 : Type mismatch
    // Required: String
    // Found: String?
    println(startsWithA(p.name))
}

fun startsWithA(str: String): Boolean { 
    return str.startsWith("A")
}

현재 getName을 보면 @Nullable 어노테이션이 붙어있는 것을 볼 수 있다. 그렇기 때문에 kotlin에서 startsWithA(p.name)을 사용할 경우 에러가 발생한다. 만약 java 코드에서 @Nullable이 아닌 @NotNull이라고 단언할 경우 에러가 사라지게 된다.

이와 같이 kotlin은 java에 작성된 어노테이션을 기반으로 이해를 하게 된다.

아래 패키지와 같이 null과 관련된 어노테이션을 활용하면 kotlin에서 이를 인식하고 활용할 수 있다.

  • javax.annotation
  • android.support.annotation
  • org.jetbrains.annotation

하지만 @Nullable이 없다면 kotlin에서는 이 값이 nullable인지 non-nullable인지 알 수 없다.

아래와 같이 어노테이션을 제거하고 str 변수에 null 값을 넣은 뒤 kotlin 코드를 실행시키면 NPE가 발생하게 된다.

public String getName() {
    return name;
}

fun main() {
    val p = Person(null)
    println(startsWithA(p.name))
}

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException: p.name must not be null

위와 같이 두 언어를 함께 사용할 때에는 null 관련 정보를 꼼꼼하게 작성하거나, 라이브러리를 가져와 사용할 경우에는 해당 코드를 충분히 분석한 후 사용하는 것이 좋다.

정리

  • 코틀린은 null이 들어갈 수 있는 타입은 완전히 다르게 간주된다.
    • 한 번 null 검사를 하면 non-null임을 컴파일러가 알 수 있다.
  • null이 아닌 경우에만 호출되는 Safe call (?.)이 있다.
  • null인 경우에만 호출되는 Elvis 연산자 (?:)가 있다.
  • null이 절대 아닐 때 사용할 수 있는 널 아님 단언 (!!)이 있다.
  • kotlin에서 java 코드를 사용할 때, 플랫폼 타입 사용에 유의해야 한다.
    • java 코드를 읽으며 null 가능성 확인 / kotlin으로 wrapping

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참고