🦥 lateinit 과 lazy

💡 지연초기화

초기화를 미뤘다 실제 사용하는 시점에 초기화하는 기법

• 초기화 과정에서 자원을 많이 사용하거나 오버헤드가 발생하는 경우 지연초기화를 사용하는 것이 유리

❗ 코틀린에서는 두 가지의 다른 방식의 지연초기화를 제공

• lateinit, lazy
• 변수를 초기화하는 시점을 제어해 성능 최적화와 코드 가독성을 높인다.

 

📌 lazy

class HelloBot {
    var greeting: String? = null
    fun sayHello() = println(greeting)
}
fun getHello() = "안녕하세요"
fun main() {
    val helloBot = HelloBot()
    helloBot.greeting = getHello()
    helloBot.sayHello()
}

 

⚠️ 위 코드의 문제점?!

• 지연할당을 위해서 var 키워드를 이용해 변수를 선언해주었다.

값 변경 가능성	var로 선언된 변수는 가변적이기 때문에, 코드 어느 지점에서든 값이 변경될 수 있다.
	의도치 않게 변경되면 프로그램 동작이 비정상적으로 변할 수 있고 디버깅을 어렵게 한다.
초기 상태와 사용 지점의 불일치	초기화되지 않은 상태(null 인 상태)에서 사용될 위험이 있다.
	null을 허용하기 때문에 개발자가 사용 시점에 null 체크를 누락시, NPE 발생할 수 있다.

 

 

📌 val과 lazy를 활용해 해결

• 코틀린에서는 이와 같은 상황에서 lazy 라는 기능을 사용해 불변성을 유지하면서 지연 초기화를 할 수 있다.
• 첫 호출시점에 초기화를 해주고 이후에는 값이 불변함을 보장

class HelloBot {
    val greeting: String by lazy { getHello() }
    fun sayHello() = println(greeting)
}
fun getHello() = "안녕하세요"
fun main() {
    val helloBot = HelloBot()
    helloBot.sayHello()
}

 

 

👋 결과

• 가변 변수를 사용하지 않고, 불변 변수(val)과 lazy를 활용하면 변수가 한 번만 초기화되고 이후 변경되지 않도록 보장할 수 있다.
• 초기화는 실제 필요한 시점까지 지연되어 메모리 사용도 최적화된다.

 

👍 by lazy는 멀티스레드 환경에서도 안전하게 동작하도록 설계가 되어 있다.

fun main() {
    val helloBot = HelloBot()
    for (i in 1 until 5) {
        Thread {
            helloBot.sayHello()
        }.start()
    }
}

• 이럼에도 초기화 로직은 단 한번만 실행이 된다.
• 기본적으로 멀티스레드에 안전하게 설계가 되어 있다는 것을 의미

 

❗ by lazy 같은 경우 이렇게 멀티스레드 환경에서 안전하게 사용할 수 있지만, 해당 락에 대한 처리를 끄고서도 동작시킬 수 있다.

• by lazy의 default = LazyThreadSafetyMode.SYNCHRONIZED

LazyThreadSafetyMode.NONE 를 사용한 코드

class HelloBot {
    val greeting: String by lazy(LazyThreadSafetyMode.NONE) {
        println("초기화 로직 수행")
        getHello()
    }
    fun sayHello() = println(greeting)
}
fun getHello() = "안녕하세요"
fun main() {
    val helloBot = HelloBot()
    for (i in 1 until 5) {
        Thread {
            helloBot.sayHello()
        }.start()
    }
}

• 초기화 로직이 한 번만 수행되지 않는다.
• 실행할 때마다 일관성 없게 동작

 

⚠️ 멀티 스레드 환경이 아니라면 동기화 작업이 오히려 오버헤드일 수 있다.

만약 멀티 스레드 환경인 경우에도 동기화 작업이 필요없다면? ⇒ PUBLICATION 옵션을 사용할 수 있다.

 

📌 lateinit

특정 상황, 불변 객체에 대한 초기화를 제공하지 않아 가변 변수를 써야하는 상황이 있을 수 있다.

이런 경우에서 지연 초기화가 필요하다면 lateinit 기능을 사용

 

 

ex) JUnit 테스트 환경

@Autowired
lateinit var service: TestService

lateinit var subject: TestTarget

@SetUp
fun setup() {
    service = TestTarget()
}

• setup 메서드 안에서 객체를 초기화하는 경우 lazy를 사용할 수 없다.

 

class LateInit {
    lateinit var text: String // 무조건 var (val 타입은 컴파일에러)
}

 

 

📖 특징

1. lateinit var 로 선언한다. (var, 가변 변수만 가능)
2. 변수를 선언할 때 초기화하지 않고 적절한 시점에 초기화
3. lateinit은 nullable이 아닌 타입에 사용할 수 있다.
   • nullable 하게 선언시 컴파일 에러 발생 (ex. String?)
   • 항상 Non-Null 이라 생각하면 된다.
4. ⚠️ 사용 전에 반드시 초기화해야 하며 초기화되지 않은 상태에서 접근 시 UninitializedPropertyAccessException 발생
   • 컴파일러가 초기화 여부를 확인하지 못하기 때문에 관리를 해주지 않으면 런타임 에러 발생
5. Primitive Type(Int, Float, Double, Long 등)에 사용할 수 없다.

 

📍 isInitialized

특정 프레임워크나 라이브러리에서 DI나 외부에서 초기화를 해주는 경우를 염두한 후 만든 기능이기 때문에 초기화 전에 사용하더라도 컴파일 에러가 발생하지 않는다.

• late init으로 된 변수에 대한 초기화 여부를 확인하기 위해서는 isInitialized 라는 프로퍼티를 사용해주어야 한다.

class LateInit {
    lateinit var text: String 

    fun printText() {
        if(this::text.isInitialized) {
            println("초기화됨")
        } else {
            text = "안녕하세요"
        }
        println(text)
    }
}

 

🤔 왜 non-null 프로퍼티로만 사용가능할까?

 

1️⃣  초기화 지연의 목적

• 객체가 반드시 초기화될 때까지 null 상태를 허용하지 않고 접근을 방지
• null을 허용할 시 변수를 사용하기 전에 매번 명시적으로 null 체크가 필요
• lateinit은 반드시 초기화가 이루어져야 하는 변수에 대해서만 사용하도록 설계되었기 때문에 null을 할당 할 수 없도록 제한

 

2️⃣ 변수의 초기화 보장

• lateinit 변수는 초기화되지 않은 상태로 접근 시 예외가 발생한다 (UninitializedPropertyAccessException)
• 이때, 만약 null을 허용하게 된다면 초기화되지 않은 변수에 접근 시 null이 반환되거나 예외가 발생하지 않아 초기화가 되지 않은 상태를 체크하지 않은채 사용될 수 있다.
• 따라서, 초기화되지 않은 상태에서 안전하지 않은 동작을 방지하기 위해 null 할당을 허용하지 않는다.

이렇게 lateinit은 null을 허용하지 않음으로써, null 체크나 초기화 여부를 강제하지 않고 프로퍼티가 꼭 초기화되도록 보장하는 역할을 한다.

 

🤔 왜 Primitive Type에 사용할 수 없을까?

private lateinit var x: Int

 

lateinit의 내부 구현에는 null 과 비교하여 초기화여부를 판단한다.

하지만 primitive type에는 null을 넣을 수 없다.

 

private lateinit var x: Int? // 그럼 nullable한 타입으로 변경을 하면?

 

lateinit 변수가 null 값을 가질 수 있게 된다면 아까 null을 허용했을 때의 문제들이 발생하기 때문에 nullable type을 사용할 수 없다.

 

📖 참고자료

[Kotlin] Kotlin Lazy Initialization

Kotlin by lazy 분석해보기

LazyThreadSafetyMode

Why Kotlin lateinit Can’t Be Used With Primitive Types | Baeldung on Kotlin