[JAVA] #11 자바 클래스 변수와 클래스 메소드(static)

안녕하세요, 여행벌입니다.

오늘은 static 선언을 이용한 클래스 변수, 클래스 메소드의 정의 방법 및 특징에 대해서 알아보겠습니다.

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클래스 변수 (static 변수)

 지난 포스팅부터 계속 등장하던 '인스턴스 변수'는 인스턴스가 생성되었을 때, 생성된 인스턴스 안에 존재하는 변수입니다. 그러나 '클래스 변수'는 인스턴스의 생성과 상관없이 존재하는 변수입니다. 

 

 "클래스 변수는 클래스를 정의할 때 생성되는 변수입니다.

따라서, 클래스 변수는 선언된 클래스의 모든 인스턴스가 공유하게 됩니다."

 

 같은 의미로 클래스 변수는 인스턴스 내에 존재하는 변수가 아니라 '어떠한 인스턴스에도 속하지 않는 상태로 클래스 정의시 메모리 공간에 딱 하나만 존재하게 되는 변수' 라고도 표현할 수 있습니다.

 클래스 변수도 저번 포스팅에서 다루었던 '접근 수준 지시자'의 규칙을 그대로 적용받기 때문에 public으로 선언되면 어디서든 접근이 가능하고 아래와 같이 default 로 선언되면 같은 패키지 내에서만 접근이 가능합니다. 그럼, 클래스 변수의 특징을 예제를 통해서 익혀보도록 하겠습니다.

package Hello;

class Example{
	static int n = 0;
	
	public void printN() {
		System.out.println("현재 n : " + n);
	}
}

public class test{
	public static void main(String args[]) {
		Example ex1 = new Example();
		ex1.n++;
		ex1.printN();
		Example.n++;
		ex1.printN();
	}
}

  클래스 변수 n과 n의 값을 출력해주는 메소드를 가지고 있는 클래스 Example을 만들고, 인스턴스를 생성해 n의 값을 1 증가시켜주고 출력을 진행했습니다. 그 후, Example.n++; 명령어를 수행하고 다시 한 번 메소드를 통해 n의 값을 출력했습니다. 결과는 다음과 같습니다.

 결과는 다음과 같습니다.

 

 "Example.n 과 같이 클래스 변수는 클래스의 이름을 통해서도 접근이 가능한 것을 알 수 있습니다."

 

package Hello;

class Example{
	static int n = 0;
	
	public void printN() {
		System.out.println("현재 n : " + n);
	}
}

public class test{
	public static void main(String args[]) {
		Example ex1 = new Example();
		ex1.n++;
		ex1.printN();
		Example.n++;
		ex1.printN();
		Example ex2 = new Example();
		ex2.printN();
	}
}

 이번에는 인스턴스를 하나 더 생성하고 클래스 변수의 특징을 알아보겠습니다. ex2 라는 인스턴스를 하나 더 만든 후, n의 값을 출력해보았습니다.

 다른 인스턴스인 ex2 에서 n 의 값을 출력해도 ex1의 n의 값과 동일한 것을 확인할 수 있습니다.

 

"클래스 변수는 모든 인스턴스가 공유하는 변수인 것을 확인할 수 있습니다."

 

 따라서 자연스럽게 우리는 클래스 변수가 인스턴스의 생성과 상관이 없는 것을 알 수 있습니다. 그럼, 클래스 변수는 언제 메모리에 할당되고 초기화가 될까요??

 다음 예제를 확인해보겠습니다.

package Hello;

class Example{
	static int n = 0;
	
	public void printN() {
		System.out.println("현재 n : " + n);
	}
}

public class test{
	public static void main(String args[]) {
		Example.n++;
		Example ex1 = new Example();
		ex1.printN();
	}
}

 이번에는 인스턴스 생성하기 전에 클래스 명을 이용해 클래스 변수에 접근했습니다. 결과는 다음과 같습니다.

 인스턴스를 생성하기도 전에 클래스 변수에 접근해 1을 증가시키는 코드가 제대로 작동한 것을 확인할 수 있습니다. 즉, 클래스 변수는 인스턴스 생성 이전에 메모리 공간에 존재하는 것을 확인할 수 있습니다.

 

 "클래스 변수는 클래스가 정의되는 순간 메모리 공간에 할당되고 초기화됩니다."

 

 그럼 클래스 변수는 언제 사용하면 좋을까요?? 모든 인스턴스가 참조해야하는 값이지만, 인스턴스가 각각 지녀야할 필요는 없을 때 클래스 변수를 이용하면 됩니다. 예를 들어, 환율과 관련된 클래스를 정의할 때, 모든 인스턴스가 각각 현재 환율을 저장하고 있을 필요는 없습니다. 따라서, 환율을 static으로 선언해 클래스 변수로 만들어 놓는다면 메모리를 아낄 수 있습니다.

클래스 메소드 (static 메소드)

 클래스 메소드는 클래스 변수와 마찬가지로 메소드에 static 선언이 들어간 것을 의미합니다. 또, 동일하게 인스턴스 생성 이전부터 접근이 가능하고 어느 인스턴스에 속하지 않습니다.

package Hello;

class Example{
	static int n = 0;
	
	public void printN() {
		System.out.println("현재 n : " + n);
	}
	public static void staticPrintN() {
		System.out.println("현재 n : " + n);
	}
}

public class test{
	public static void main(String args[]) {
		Example.n++;
		Example.staticPrintN();
	}
}

 클래스 변수와 마찬가지로 인스턴스 생성과 관계없이 클래스 명으로 접근할 수 있고, 결과는 아래와 같습니다.

 그럼 클래스 메소드는 어떤 경우에 사용하면 좋을까요?? 다음과 같은 경우에는 클래스 메소드로 정의하는 것이 더 좋습니다.

 

외부에 기능을 제공하기 위한 메소드

인스턴스 변수의 값을 참조하거나 수정하지 않는 메소드 / 인스턴스 메소드를 호출하지 않는 메소드

 

 하나씩 왜 클래스 메소드로 사용하면 좋은지 생각해보겠습니다.

 먼저, 오로지 기능을 제공하기 위한 메소드는 인스턴스 생성이 따로 필요없이 우리는 메소드(기능)만 이용하면 됩니다. 따라서, 클래스 메소드로 선언하는 것이 더 현명합니다. 우리가 자주 사용하면 Math 클래스는 기능 제공을 위한 목적으로 만들어진 클래스입니다.  따라서, 메소드와 변수들이 모두 Static으로 선언되어있습니다.

package Hello;

import java.lang.Math.*;

public class test{
	public static void main(String args[]) {
		System.out.println(Math.PI); // Math클래스의 PI static 변수
		Syttem.out.println(Math.abs(-1)); // Math클래스의 abs static 메소드
	}
}

 그 다음으로, 클래스 메소드는 인스턴스 변수의 값을 참조하거나 수정하지 않아야 되고 인스턴스 메소드를 호출하면 안된다고 했습니다. 그 이유는 간단합니다. 클래스 메소드는 인스턴스 생성과 상관 없이 참조할 수 있습니다. 하지만, 인스턴스 변수는 인스턴스 생성 시 선언되는 변수이므로 클래스 메소드에서 인스턴스 변수를 참조하거나 수정하면 에러가 날 수 밖에 없습니다. 마찬가지로 인스턴스 메소드도 인스턴스 생성 전까지 선언되지 않으므로 참조할 수 없습니다.

Static 초기화 블록

 위에서 클래스 변수는 모든 인스턴스가 공유해야하는 상황에서 유용하게 사용할 수 있다고 했습니다. 그럼, 클래스 변수는 어떻게 초기화를 해야될까요?? 생성자를 이용해서 초기화를 하면 인스턴스 생성 시 초기화가 진행되므로, 적절하지 않습니다. 따라서 자바에서는 "Static 초기화 블록" 을 지원해줍니다.

class example{
	static String date;
	static {
		LocalDate today = LocalDate.now();
		date = today.toString();
	}
}

  다음과 같이 static 초기화 블록을 사용하면 클래스 변수를 선언과 동시에 초기화 할 수 있고, 클래스 로딩 시 단 한 번 실행됩니다.

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