06-5. 인스턴스 멤버와 정적 멤버
클래스에 선언된 필드와 메소드가 모두 객체 내부에 포함되는것은 아니다.
일부는 포함되겠지만, 포함되지않고 클래스에 그대로 남아 있는 것도 있다.
클래스는 객체의 설계도이다. 클래스 멤버(필드, 메소드)는 당연히 객체에도 포함되어있어야한다.
하지만 이게 효율적일까?
클래스로부터 객체(인스턴스)는 하나가 아니라 여러 개가 만들어질 수 있다.
이 경우 클래스 멤버들을 객체마다 모두 가지고있을 필요가 있을까?
예를 들어보자, 객체마다 필드 값이 달라야한다면 해당 필드는 객체마다 가지고있는 것이 맞다.
하지만 객체의 필드값이 모두 같아야한다면? 만약 객체마다 갖고있다면 메모리가 낭비 되며 모든 객체의 필드값을 같게 맞추는 추가적인 작업이 필요할 수도 있다.
이런 필드는 한 곳에 위치시키고 객체들이 공유하는 것이 좋을 수 있다.
자바는 이런 경우를 위해 클래스 멤버를 인스턴스 멤버와 정적멤버로 구분해서 선언할 수 있도록 한다.
- 인스턴스 멤버 = 객체마다 가지고 있는 멤버
- 정적 멤버 = 클래스에 위치시키고 객체들이 공유하는 멤버
인스턴스 멤버와 this
인스턴스 멤버 = 객체(인스턴스) 생성 후 사용할 수 있는 필드와 메소드
-> 인스턴스 필드, 인스턴스 메소드
인스턴스 필드와 메소드는 객체에 소속된 멤버이기 때문에 객체 없이는 사용할 수 없다.
인스턴스 멤버 선언
Car 클래스에 인스턴스 필드 gas, 인스턴스 메소드 setSpeed()를 선언한다.
public class Car {
//필드
int gas;
//메소드
void setSpeed(int speed) {...}
}이 둘은 인스턴스 멤버이기 때문에 외부 클래스에서 사용하기 위해서는 Car 객체(인스턴스)를 생성하고 참조변수로 접근해야한다.
Car myCar = new Car();
myCar.gas = 10;
myCar.setSpeed(60);
Car yourCar = new Car();
yourCar.gas = 20;
yourCar.setSpeed(80);위 코드가 실행된 후 메모리 상태는 다음과 같다.
인스턴스 필드 gas는 객체마다 따로 존재하고, 인스턴스 메소드 setSpeed()는 메소드 영역에 저장되고 공유된다.
객체 메소드는 객체에 소속된 멤버인데 왜 객체 내부에 존재하지 않고 메소드 영역에 저장되고 공유될까?
메소드는 코드블록이므로 객체마다 동일한 코드 블록을 가지고 있을 필요가 없기 때문이다.
그렇다면 인스턴스라는 용어는 왜 붙였을까?
그 이유는 메소드 블록 내부에 인스턴스 필드 등이 사용되는 경우가 있기 때문이다.
인스턴스 필드가 사용되면 메소드 역시 객체 없이는 실행할 수 없다.
this
객체 외부에서 인스턴스 멤버에 접근하기 위해 참조 변수를 사용하는 것과 마찬가지로 객체 내부에서도 인스턴스 멤버에 접근하기 위해 this를 사용할 수 있다.
우리가 자신을 '나'라고 가리키듯이 객체는 자신을 this라고 한다.
따라서 this.model은 자신이 가지고있는 model 필드라는 뜻이다.
this는 주로 생성자와 메소드의 매개 변수 이름이 필드와 동일한 경우, 인스턴스 멤버인 필드임을 명시하고자 할 때 사용한다.
다음은 매개변수 model값을 필드 model에 저장한다.
Car(String model) {
this.model = model;
}
void setModel(String model) {
this.model = model;
}
void run() {
for(int i=10; i<=50; i+=10) {
this.setSpeed(i);
System.out.println(this.model+" 가 달립니다.");
}
}정적 멤버와 static
정적(static)은 '고정된'이란 의미이다.
정적 멤버는 클래스에 고정된 멤버로서 객체를 생성하지 않고 사용할 수 있는 필드와 메소드를 말한다.
이들을 각각 정적 필드, 정적 메소드라고 부른다.
정적 멤버 선언
필드와 메소드 선언 시 static 키워드를 추가적으로 붙이면 된다.
public class 클래스 {
static 타입 필드 [ =초기값];
static 리턴타입 메소드(매개변수, ...) {...}
}클래스 로더가 클래스(바이트 코드)를 로딩해서 메소드 메모리 영역에 적재할 때 클래스 별로 관리된다.
따라서 클래스 로딩이 끝나면 바로 사용할 수 있다.
필드 선언 시, 인스턴스 필드로 선언할 것인가 아니면 정적 필드로 선언할 것인가의 판단 기준이 필요하다.
객체마다 가지고 있어야 할 데이터라면 인스턴스 필드로, 객체마다 가지고 있을 필요가 없는 공용 데이터라면 정적 필드로 선언하는것이 좋다.
public class Calculator {
String color; // 계산기별로 색깔이 다를 수 있다.
static double pi = 3.14159; //계산기에서 사용하는 파이값은 동일하다.
}메소드 역시 인스턴스 메소드로 선언할지, 정적 메소드로 선언할지 판단기준이 필요하다.
인스턴스 필드를 포함하고있으면 인스턴스 메소드로, 포함하고있지 않으면 정적 메소드로 선언한다.
예를들어, 덧셈기능은 인스턴스 필드를 이용하기보다는 외부에서 주어지는 매개값들을 가지고 수행하기때문에 정적 메소드로 선언하는것이 좋다.
그러나 인스턴스 필드인 색깔을 변경하는 메소드는 인스턴스 메소드로 선언해야한다.
public class Calculator {
static double pi = 3.14159;
String color; //인스턴스 필드
void setColor(String color) {this.color = color;} //인스턴스 메소드
static int plus(int x, int y){return x+y;} //정적 메소드
}정적 멤버 사용
클래스가 메모리로 로딩되면 정적 멤버를 바로 사용할 수 있는데, 클래스 이름과 함께 도트(.) 연산자로 접근한다.
클래스.필드;
클래스.메소드(매개값, ...);위 Calculator 클래스 예시를 이용하면,
double result = 10*10*Calculator.pi;
int result2 = Calculator.plus(10,5);정적 필드와 정적 메소드는 원칙적으로는 클래스 이름으로 접근해야하지만, 다음과 같이 객체 참조 변수로도 접근이 가능하다.
Calculator myCalcu = new Calculator();
double result1 = 10*10*myCalcu.pi;
int result = myCalcu.plus(10,5);하지만 정적요소는 클래스 이르므올 접근하는게 좋다.
(IDE에서 객체 참조 변수로 접근했을 경우 경고 표시가 나타날 수 있다.)
정적 메소들 선언 시 주의할 점
객체가 없어도 실행된다는 특징 때문에 정적 메소드를 선언할 때는 이들 내부에 인스턴스 필드나 인스턴스 메소드를 사용할 수 없다.
또한 객체 자신의 참조인 this 키워드도 사용이 불가능하다.
public class ClassName {
//인스턴스 필드와 메소드
int field;
void method1() {...}
//정적 필드와 메소드
static int field2;
static void method2() {...}
static void method3 {
//this.field1 = 10; // 컴파일 에러 발생
//this.method1(); // 컴파일 에러 발생
field2 = 10;
method2();
}
}
정적 메소드에서 인스턴스 멤버를 사용하고 싶다면 다음과 같이 객체를 먼저 생성하고, 참조 변수로 접근해야한다.
static void method3() {
ClassName obj = new ClassName();
obj.field1 = 10;
obj.method1();
}main()메소드 역시 동일한 규칙이 적용된다.
main() 메소드도 정적 메소드이므로 객체 생성 없이 인스턴스 필드와 인스턴스 메소드를 main()메소드에서 바로 사용할 수 없다.
따라서 다음은 잘못된 코딩이다.
public class Car {
int speed;
void run() {...}
public static void main(String[] args) {
//speed = 60; //컴파일 에러 발생
//run(); //컴파일 에러 발생
}
}main()메소드를 올바르게 수정하면 다음과 같다.
public static void main(String[] args) {
Car myCar = new Car();
myCar.speed = 60;
myCar.run();
}싱글톤
가끔 전체 프로그램에서 단 하나의 객체만 만들도록 보장해야하는 경우가 있다.
단 하나만 생성된다고해서 이 객체를 싱글톤이라고 한다.
싱글톤을 만들려면 클래스 외부에서 new 연산자로 생성자를 호출할 수 없도록 막아야한다.
이는 생성자 앞에 private 접근 제한자를 붙여주면 된다.
그리고 자신의 타입인 정적 필드를 하나 선언하고, 자신의 객체를 생성해 초기화한다.
참고로 클래스 내부에서는 new 연산자로 생성자 호출이 가능하다.
정적 필드도 private접근 제한자로 붙여 외부에서 필드값을 변경할 수 없도록 한다.
대신 외부에서 호출할 수 있는 정적 메소드인 getInstance()를 선언하고 정적 필드에서 참조하고 있는 자신의 객체를 리턴한다.
다음은 싱글톤을 만드는 코드이다.
public class 클래스 {
private static 클래스 singleton = new 클래스();
private 클래스() {}
static 클래스 getInstance() {
return singleton;
}
}외부에서 객체를 얻는 유일한 방법은 getInstance() 메소드로 호출하는 방법이다.
이 메소드는 단 하나의 객체만 리턴하기때문에 아래 코드에서 변수1과 변수2는 동일한 객체를 참조한다.
클래스 변수1 = 클래스.getInstance() ;
클래스 변수2 = 클래스.getInstance() ;
// 클래스 변수3 = new 클래스(); //컴파일 에러 발생
final 필드와 상수
final 필드
final은 '최종적'이라는 뜻을 갖고있다.
final 필드는 초기값이 저장되면 이것이 최종적인 값이 되어서 프로그램 실행 도중에 수정할수 없다는 것이다.
final 타입 필드 [=초기값];
final 필드의 초기값을 줄 수 있는 방법은 딱 두가지이다.
- 필드 선언 시 주는 방법
-> 단순값인 경우 - 생성자에서 주는 방법
-> 복잡한 초기화 코드가 필요하거나 객체 생성 시 외부 데이터로 초기화 해야하는 경우
생성자는 final 필드의 최종 초기화를 마쳐야하는데, 만약 초기화 되지않은 final필드를 그대로 남겨두면 컴파일 에러가 발생한다.
final String nation = "Korea";
final String ssn;
public person(String ssn) {
this.ssn = ssn;
}상수
불변의 값을 상수(static final)라고한다.
final 필드는 한 번 초기화되면 수정할 수 없는 필드라고했다.
그렇다면 final 필드를 상수라고 불러도 되지 않나? 하지만 그렇게 부르지않는다.
왜냐하면 불변의 값은 객체마다 저장할 필요가 없는 공용성을 띠고있으며, 여러 가지 값으로 초기화 될 수 없기때문이다.
final 필드는 객체마다 저장되고, 생성자의 매객밧을 통해 여러가지 값을 가질 수 있기때문에 상수가 될 수 없다.
상수는 static이면서 final이어야한다.
static final 필드는 객체마다 존재하지않고, 클래스에만 존재한다. 또한 한 번 초기값이 저장되면 변경할 수 없다.
static final 타입 상수 = 초기값;
상수 이름은 모두 대문자로 작성되는것이 관례이다.
만약 서로 다른 단어가 혼합된 이름이면 언더바(_)로 단어들을 연결한다.
상수는 생성자에서 초기화 할 수 없다.
public class Earth {
static final double EARTH_RADIUS = 6400;
static final double EARTH_AREA = 4 * Math.PI * EARTH_RADIUS *EARTH_RADIUS;
}
public class EarthExample {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("지구의 반지름: " + Earth.EARTH_RADIUS);
}
}출처
혼자 공부하는 자바
