개요

if-else 와 switch문은 성능 상 약간의 차이가 있습니다. 오늘은 그 구조를 이해해보고 언제 사용해야 좋을지 바이트코드를 알아보도록 하겠습니다.

if

int i = 1;

if (i == 1) {
    method1();
} else if (i == 3) {
    method2();
} else {
    method3();
}

int i의 값이 1일때 method1()을 실행하고, i의 값이 3일때 method2()를 실행하고, 나머지는 method3()을 실행하는 아주 간단한 구조를 가진 if 문입니다. 이 코드를 bytecode로 변환해보겠습니다.

public static main([Ljava/lang/String;)V
   L0
    LINENUMBER 7 L0
    ICONST_1
    ISTORE 1
   L1
    LINENUMBER 9 L1
    ILOAD 1
    ICONST_1
    IF_ICMPNE L2
   L3
    LINENUMBER 10 L3
    INVOKESTATIC functional/Main.method1 ()V
    GOTO L4
   L2
    LINENUMBER 11 L2
   FRAME APPEND [I]
    ILOAD 1
    ICONST_3
    IF_ICMPNE L5
   L6
    LINENUMBER 12 L6
    INVOKESTATIC functional/Main.method2 ()V
    GOTO L4
   L5
    LINENUMBER 14 L5
   FRAME SAME
    INVOKESTATIC functional/Main.method3 ()V
   L4
    LINENUMBER 17 L4
   FRAME SAME
    RETURN
   L7
    LOCALVARIABLE args [Ljava/lang/String; L0 L7 0
    LOCALVARIABLE i I L1 L7 1
    MAXSTACK = 2
    MAXLOCALS = 2

구분을 좀 나누면 이렇게 됩니다.

구조를 잘 보시면

1. L1에서 조건이 일치하면 L3으로 이동하여 method1을 실행하고, 일치하지 않으면 IF_ICMPNE L2 로 이동합니다.
2. L2에서 조건이 일치하면 L6으로 이동하여 method2를 실행하고, 일치하지 않으면 IF_ICMPNE L5 로 이동합니다.
3. else 에서 method3을 실행합니다.

if 문은 결과가 true 가 나오기전까지 순서대로 비교연산을 수행해야합니다. 만약 비교문이 10개라면 최대 10번 비교연산이 수행될 수 있단는 것입니다.

switch

int i = 1;

switch (i) {
    case 1 -> method1();
    case 3 -> method2();
    default -> method3();
}

  public static main([Ljava/lang/String;)V
   L0
    LINENUMBER 7 L0
    ICONST_1
    ISTORE 1
   L1
    LINENUMBER 9 L1
    ILOAD 1
    LOOKUPSWITCH
      1: L2
      3: L3
      default: L4
   L2
    LINENUMBER 10 L2
   FRAME APPEND [I]
    INVOKESTATIC functional/Main.method1 ()V
    GOTO L5
   L3
    LINENUMBER 11 L3
   FRAME SAME
    INVOKESTATIC functional/Main.method2 ()V
    GOTO L5
   L4
    LINENUMBER 12 L4
   FRAME SAME
    INVOKESTATIC functional/Main.method3 ()V
   L5
    LINENUMBER 15 L5
   FRAME SAME
    RETURN
   L6
    LOCALVARIABLE args [Ljava/lang/String; L0 L6 0
    LOCALVARIABLE i I L1 L6 1
    MAXSTACK = 1
    MAXLOCALS = 2

switch 문을 바이트코드로 변환했을 때, 이 부분에서 switch 문이 발생된걸 확인할 수 있습니다. 위에 if-else 문과 구조가 다른데요 눈여겨 볼 것은 LOOKUPSWITCH 입니다.

LOOKUPSWITCH 는 조건마다 비교연산을 하는게 아니고 표현식 값을 가지고 탐색합니다.

if-else 보다 비교연산 없이 탐색하기 때문에 효율적이지만, jump table 생성 비용의 오버헤드가 있습니다.

LOOPUPSWITCH, TABLESWITCH 에 대해서  조금 더 Alaboza

int i = 1;

int j = switch (i) {
    case 0 ->  0;
    case 1 ->  1;
    case 2 ->  2;
    case 5 ->  5;
    case 10 ->  10;
    default -> -1;
};

   L1
    LINENUMBER 9 L1
    ILOAD 1
    TABLESWITCH
      0: L2
      1: L3
      2: L4
      3: L5
      4: L5
      5: L6
      6: L5
      7: L5
      8: L5
      9: L5
      10: L7
      default: L5

그래서 뭐가 더 좋을까?

코드를 작성할 때, 성능도 중요하지만 가독성에 대한 것도 고려해야합니다. JAVA 17부터 switch 문이 업데이트되면서 기존의 if-else 보다 가독성이 좋아졌습니다.

// switch 문
switch (i) {
    case 1:
        method1();
        break;
    case 3:
        method2();
        break;
    default:
        method3();
        break;
}

// JAVA 17 에서의 switch 문

switch (i) {
    case 1 -> method1();
    case 3 -> method2();
    default -> method3();
}

switch (i) { // 다수 조건식
    case 1,2 -> method1();
    case 3 -> method2();
    default -> method3();
}


// JAVA 21 에서의 switch 문 
switch (animal) { // 타입 캐스팅
    case Cat c -> c.sound();
    case Dog d -> d.sound();
    case Cow c -> c.sound();
    default -> "Unknown";
};

switch (animal) { // Null 처리
    case Cat c -> c.sound();
    case Dog d -> d.sound();
    case Cow c -> c.sound();
    case null -> "Null";
    default -> "Unknown";
};

따라서, 가독성에 중점을 두거나 조건이 많을때는 switch 문을 사용하는것도 고려해볼만 합니다.

객체지향 생활체조 원칙은 소트웍스 앤솔러지(ThoughtWorks Anthology) 라는 책에 나오는 원칙이다.

목차

1. 한 메서드에 오직 한 단계의 들여쓰기(indent)만 한다.
2. else 예약어를 사용하지 않는다.
3. 모든 원시 값과 문자열을 포장한다.
4. 일급 컬렉션을 쓴다.
5. 한 줄에 점을 하나만 찍는다.
6. 줄여 쓰지 않는다 ( 축약 금지 )
7. 모든 엔티티를 작게 유지한다.
8. 3개 이상의 인스턴스 변수를 가진 클래스를 쓰지 않는다.
9. Getter / Setter / Property를 쓰지 않는다.

else 예약어를 사용하지 않는다.

if-else에서 else 예약어를 사용하지 않는다는 의미입니다. switch문도 허용하지 않습니다.

public class ex2 {

    public static void main(String[] args) {

        String select = "1";

        String payment = getPayment(select);
        System.out.println(payment); // "신용카드"
    }

    private static String getPayment(String select) {
        String payment = null;

        if ("1".equals(select)) {
            payment = "신용카드";
        } else if ("2".equals(select)) {
            payment = "무통장입금";
        } else if ("3".equals(select)) {
            payment = "카카오페이";
        } else {
            payment = "네이버페이";
        }
        return payment;
    }
}

if-else 문을 사용하여 코드를 작성했습니다. 겉보기에는 가독성도 괜찮고 전혀 문제될것이 없는 코드 같습니다. 하지만 실제 로직을 작성한다면 이보다 훨씬 복잡한 코드를 작성하게 될것입니다.

이 코드의 비즈니스적으로 문제가 있습니다. 사용자가 1,2,3,4가 아닌 다른 값을 넣었다면? 개발자는 예외가 발생하길 원하지만 실제로는 "네이버페이"가 정상적으로 반환될것입니다. 이는 설계의도를 완전히 벗어난 결과입니다. 이제 early return 구조를 적용해보겠습니다.

public class ex2 {

    public static void main(String[] args) {

        String select = "5";

        String payment = getPayment(select); // NotFoundPaymentException 예외발생!!
        System.out.println(payment);
    }

    private static String getPayment(String select) {

        if ("1".equals(select)) {
            return "카드";
        }
        if ("2".equals(select)) {
            return "무통장입금";
        }
        if ("3".equals(select)) {
            return "카카오페이";
        }
        if ("4".equals(select)){
            return "네이버 페이";
        }
        throw new NotFoundPaymentException("잘못된 결제방식입니다.");
    }
}

구조를 살짝 바꾸면서 메서드의 가독성이 높아졌습니다. 개발자가 의도한대로 조건에 만족한다면 결제방식을 바로 반환하며 종료됩니다. 반대로 조건에 만족하는 결과가 없다면 예외를 발생시키면서 설계의도대로 동작할것입니다.