모던 Java 기능: 모듈, var, record, sealed, 패턴 매칭, switch 식

언어 기본 문법은 Java 언어 기본에, 가상 스레드는 Java 동시성에, 합 타입과 완전성 검사의 이론은 타입 시스템에 있다.

LTS 버전별 주요 기능

Java는 6개월마다 새 버전을 내고 2년마다 LTS를 지정한다. 대부분의 조직은 LTS만 쓴다. 기능은 프리뷰(preview)로 몇 차례 다듬은 뒤 정식이 된다.

22에서 이름 없는 변수와 패턴(_)이 정식이 됐다. 버전별 기능·상태는 The Java Version Almanac에서 찾는다.

모듈 시스템 (Java 9)

모듈은 패키지 묶음에 이름을 붙이고, 무엇에 의존하고 무엇을 공개하는지를 module-info.java에 선언하는 단위다(JEP 261, Project Jigsaw). 클래스패스는 모든 JAR의 public 클래스를 평평하게 섞어 놓아, 내부용 패키지도 누구나 쓸 수 있었고 의존 누락은 실행 중 NoClassDefFoundError로야 드러났다.

module com.example.order {
    requires com.example.payment;          // 의존 모듈
    requires transitive java.sql;          // 내 모듈을 쓰는 쪽에도 의존을 전달
    exports com.example.order.api;         // 이 패키지만 공개(컴파일·실행 접근)
    opens com.example.order.model to com.fasterxml.jackson.databind;  // 리플렉션 접근만 허용
    uses com.example.spi.Plugin;           // ServiceLoader로 구현을 찾는다
}

• 모듈이 아닌 JAR는 클래스패스의 이름 없는 모듈로, 모듈 경로에 둔 일반 JAR는 자동 모듈로 다뤄 점진적으로 옮길 수 있다.
• Java 17부터 JDK 내부 API(sun.misc 일부 제외)가 강하게 캡슐화돼, 내부 필드를 리플렉션으로 열던 라이브러리는 --add-opens가 필요하다. 애플리케이션 코드 대부분은 여전히 클래스패스로 돌고, 모듈 선언은 주로 라이브러리와 JDK가 쓴다.
• Java 25의 모듈 import 선언 import module java.base;는 모듈이 공개한 패키지를 한 줄로 가져온다.

var: 지역 변수 타입 추론 (Java 10)

var는 초기화 식에서 지역 변수의 타입을 컴파일러가 추론하게 하는 예약된 타입 이름이다. 동적 타입이 아니다. 컴파일 뒤 타입은 고정되고 바이트코드는 명시적 타입과 같다.

var list = new ArrayList<String>();     // ArrayList<String>
for (var entry : map.entrySet()) { }    // 반복 변수에도 쓴다
try (var in = Files.newInputStream(p)) { }

• 람다 매개변수에는 Java 11부터 (var x, var y) -> ...로 쓸 수 있어 어노테이션을 붙일 수 있다.
• var는 키워드가 아니라서 변수 이름으로는 여전히 쓸 수 있지만 클래스 이름으로는 못 쓴다.
• var list = new ArrayList<>();는 ArrayList<Object>가 된다. 오른쪽에서 타입이 잘 보일 때만 쓰고, var result = service.process();처럼 타입이 숨으면 명시한다.

record (Java 16)

record는 불변 데이터를 운반하는 클래스를 한 줄로 선언하는 문법이다. 컴포넌트를 적으면 private final 필드, 정식 생성자, 컴포넌트 이름과 같은 접근자(name()), 컴포넌트 기준의 equals·hashCode·toString이 생긴다.

public record Money(BigDecimal amount, Currency currency) {
    public Money {                                   // 간결한 생성자: 검증만 쓴다
        if (amount.signum() < 0) throw new IllegalArgumentException();
    }
    public Money plus(Money o) { return new Money(amount.add(o.amount), currency); }
}

• 암묵적으로 final이라 상속할 수 없고, java.lang.Record를 상속하므로 다른 클래스를 상속할 수 없다. 인터페이스 구현, static 필드, 메서드 추가는 된다. 인스턴스 필드는 추가할 수 없다.
• 얕은 불변이다. 컴포넌트가 List면 리스트 내용은 바뀔 수 있으므로 생성자에서 List.copyOf로 방어 복사한다.
• 맞는 곳: DTO, 값 객체, 메서드의 여러 반환값, 맵의 복합 키, 합 타입의 각 경우(DTO와 VO). JPA 엔티티처럼 가변·프록시가 필요한 곳에는 맞지 않는다. Jackson은 record를 기본 지원한다.

sealed 클래스 (Java 17)

sealed는 어떤 클래스·인터페이스를 상속할 수 있는 하위 타입을 permits로 닫아 두는 선언이다. final은 상속을 전부 막고, 일반 클래스는 전부 열어 두는데, sealed는 그 사이에서 「이 목록만」을 표현한다.

public sealed interface Payment permits Card, Transfer, Point {}
public record Card(String number) implements Payment {}
public record Transfer(String bank) implements Payment {}
public non-sealed class Point implements Payment {}   // 여기서부터 다시 연다

• 하위 타입은 final, sealed, non-sealed 중 하나를 선언해야 한다.
• 필요한 이유: 도메인의 경우가 정해져 있다는 사실을 타입에 담는다. 그러면 컴파일러가 경우의 목록을 알아 switch에서 완전성 검사를 할 수 있다. sealed 인터페이스 + record 조합이 Java에서 합 타입을 만드는 방법이다.
• 라이브러리가 공개 상위 타입을 외부에서 함부로 구현하지 못하게 막는 데도 쓴다.

패턴 매칭

double area(Shape s) {
    return switch (s) {
        case Circle c                 -> Math.PI * c.r() * c.r();
        case Rect(double w, double h) -> w * h;
        case Square(var side) when side < 0 -> throw new IllegalArgumentException();
        case Square(var side)         -> side * side;
    };   // Shape가 sealed면 default 없이도 완전하다
}

Shape에 새 하위 타입을 더하면 이 switch가 컴파일 오류로 알려 준다. 타입 분기를 다형성(메서드 오버라이딩) 대신 패턴 매칭으로 쓰는 것은 데이터와 연산을 분리하는 선택이다. 연산이 자주 늘고 경우가 고정된 도메인에 맞다.

switch 식과 switch 문 (Java 14)

int days = switch (month) {
    case FEB -> leap ? 29 : 28;
    case APR, JUN, SEP, NOV -> 30;
    default -> { log(month); yield 31; }
};

화살표 문법은 문(statement)으로 쓰는 switch에도 쓸 수 있어 fallthrough 실수를 없앤다. C 계열 switch의 fallthrough 함정은 C++ 기초 문법에 있다.

Sequenced Collections (Java 21)

SequencedCollection·SequencedSet·SequencedMap은 순서가 정해진 컬렉션에 처음·끝 원소 접근과 역순 보기를 통일한 인터페이스다(JEP 431).

interface SequencedCollection<E> extends Collection<E> {
    SequencedCollection<E> reversed();   // 복사가 아닌 역순 뷰
    void addFirst(E e); void addLast(E e);
    E getFirst(); E getLast();
    E removeFirst(); E removeLast();
}

List, Deque, LinkedHashSet, SortedSet이 이 계층에 들어갔고, LinkedHashMap·SortedMap은 SequencedMap(firstEntry, pollLastEntry, putFirst, sequencedKeySet)이 됐다. 불변 컬렉션에서 변경 메서드를 부르면 UnsupportedOperationException이다. 컬렉션 계층 전체는 기초 자료구조에 있다.

정리

• 모듈은 requires·exports·opens로 의존과 공개 범위를 선언해 구성 오류를 시작 시점에 잡고 내부를 강하게 숨긴다.
• var는 지역 변수 전용 정적 추론이고 초기화 식이 반드시 필요하다.
• record는 얕은 불변 데이터 운반 클래스, sealed는 하위 타입 목록을 닫는다. 둘을 합치면 합 타입이 된다.
• 패턴 매칭과 switch 식은 sealed 타입에 대해 default 없는 완전성 검사를 해 준다.
• Sequenced Collections는 순서 있는 컬렉션의 처음·끝·역순 접근을 하나로 통일했다.

관련 노트: Java 언어 기본, Java 동시성, JVM 내부 구조, 타입 시스템, Kotlin 핵심 문법, DTO와 VO