불변 컬렉션 — List.of·Map.of·Set.of와 copyOf

지난 글에서 Arrays 유틸리티를 살펴봤다. 이번에는 불변 컬렉션(Immutable Collections) 을 다룬다. Java 9 이전에는 불변 컬렉션을 만드는 일이 번거로웠지만, Java 9부터 List.of(), Set.of(), Map.of()라는 깔끔한 팩토리가 추가됐다.

Java 9 이전 — 번거로운 방식

Java 8까지는 불변 리스트를 만들려면 2~3단계가 필요했다.

// Java 8 방식
List<String> list = Collections.unmodifiableList(
    new ArrayList<>(Arrays.asList("a", "b", "c"))
);

이 방식의 문제점은 원본 참조가 외부에 남으면 불변성이 깨진다는 것이다.

ArrayList<String> source = new ArrayList<>(Arrays.asList("a", "b"));
List<String> view = Collections.unmodifiableList(source);
source.add("c"); // view에도 "c"가 생김!

Java 9 — List.of / Set.of / Map.of

List<String> list = List.of("a", "b", "c");
Set<Integer> set  = Set.of(1, 2, 3);
Map<String, Integer> map = Map.of("one", 1, "two", 2);

이 세 팩토리는 공통적으로 다음 특성을 갖는다.

1. 진짜 불변: add, set, remove, put 모두 UnsupportedOperationException
2. null 원소 불허: List.of(null) → NullPointerException 즉시
3. 직렬화 가능: Serializable 구현
4. 내부 최적화: 원소 수에 따라 배열 기반 또는 해시 기반 구현 자동 선택

Set.of()와 Map.of()는 추가로 중복 불허다.

Set.of(1, 1);       // IllegalArgumentException — 중복 원소
Map.of("a", 1, "a", 2); // IllegalArgumentException — 중복 키

List.of vs Arrays.asList 비교

항목	List.of()	Arrays.asList()
불변성	완전 불변	set() 허용, add/remove 불가
null 허용	불허	허용
직렬화	가능	가능
원본 배열 반영	해당 없음	반영됨 (뷰)
용도	상수 컬렉션	배열 → 리스트 변환

Map.of의 10쌍 한도와 Map.ofEntries

Map.of()는 타입 안전을 위해 키-값 쌍을 개별 파라미터로 받는 오버로드를 10쌍까지만 제공한다. 11쌍 이상은 Map.ofEntries()를 사용한다.

// 10쌍 이하
Map<String, Integer> small = Map.of(
    "a", 1, "b", 2, "c", 3
);

// 10쌍 초과
Map<String, Integer> large = Map.ofEntries(
    Map.entry("a", 1),
    Map.entry("b", 2),
    Map.entry("c", 3),
    Map.entry("d", 4),
    Map.entry("e", 5),
    Map.entry("f", 6),
    Map.entry("g", 7),
    Map.entry("h", 8),
    Map.entry("i", 9),
    Map.entry("j", 10),
    Map.entry("k", 11)  // 11번째
);

Java 10 — copyOf

List.copyOf(), Set.copyOf(), Map.copyOf()는 소스 컬렉션의 독립적인 불변 복사본을 반환한다. 원본이 이후 바뀌어도 복사본에 영향이 없다.

var source = new ArrayList<>(List.of("x", "y", "z"));
var copy = List.copyOf(source);

source.add("w");
System.out.println(copy.size()); // 3 — 원본 변경 무관

이미 불변 컬렉션(예: List.of() 결과)을 copyOf에 넘기면 같은 인스턴스를 반환하는 최적화가 적용된다.

var original = List.of(1, 2, 3);
var copy = List.copyOf(original);
System.out.println(original == copy); // true (최적화)

copyOf도 null 원소를 포함한 소스에서는 NullPointerException을 던진다.

Stream에서 불변 리스트로 수집

List<String> filtered = list.stream()
    .filter(s -> !s.isBlank())
    .collect(Collectors.toUnmodifiableList()); // Java 10

// Java 16 이후 더 간결
List<String> filtered2 = list.stream()
    .filter(s -> !s.isBlank())
    .toList();

두 방식의 차이:

• toUnmodifiableList(): null 원소 허용 안 함
• .toList(): null 원소 허용, 약간 더 간결

가변 컬렉션이 필요할 때

불변 팩토리 결과에 원소를 추가해야 하면 가변 컬렉션으로 복사한다.

var immutable = List.of("a", "b", "c");

// 추가 후 다시 불변으로
var extended = Stream.concat(immutable.stream(), Stream.of("d"))
                     .toList();

// 또는 가변 리스트로 작업
var mutable = new ArrayList<>(immutable);
mutable.add("d");
var final_ = List.copyOf(mutable);

정리: 언제 어떤 팩토리를 쓸까

상황	권장
소규모 상수 리스트	List.of(...)
소규모 상수 맵 (≤10쌍)	Map.of(...)
대규모 상수 맵	Map.ofEntries(Map.entry(...), ...)
기존 컬렉션의 불변 복사본	List.copyOf(src)
Stream 결과를 불변으로	.toList() (Java 16+)
null 허용 불변 컬렉션	Collections.unmodifiableList(new ArrayList<>(...))

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지난 글: Arrays 유틸리티 — 정렬·검색·복사·스트림 변환

다음 글: 컬렉션 프레임워크 모범 사례 — 선택·초기화·성능·안전

읽어주셔서 감사합니다. 😊