JAVA - Static

1. Static

// 하나의 게시물을 표현하기 위한 클래스
// 요청사항 : 전체 글 수, 카테고리 정보
public class Article {
	private int count;			// 전체 글 수
    private String category;	// 카테고리
    
    private int num;			// 글 번호
    private String title;		// 제목
    private String regDate;		// 날짜
}

• 멤버변수는 모든 객체가 독립적으로 갖는 고유 데이터이기 때문에 게시물의 수라는 공유 데이터를 모든 게시물이 갖게 된다.
• 즉, 각각의 객체가 중복된 데이터를 갖게 된다.

1-1. 객체간의 공유 자원을 표현하는 static 키워드

• 클래스를 설계할 때, 멤버변수 중 모든 객체에서 공통적으로 사용해야 하는 값에 static을 붙인다.

public class Article {
	private static int count;			// 전체 글 수
    private static String category;		// 카테고리
    
    private int num;					// 글 번호
    private String title;				// 제목
    private String regDate;				// 날짜
}

• static이 붙은 멤버변수는 객체의 개수에 상관없이 단 하나만 생성되며, 이를 모든 객체가 공유하기때문에 메모리를 효율적으로 사용할 수 있다.

1-2. 컴퓨터의 메모리 구조

• 코드 영역(고정 영역)
  • 프로그램의 코드가 저장되는 영역
    이 영역에 저장된 명령어들을 CPU가 하나씩 가져가 실행한다.

• 데이터 영역(고정 영역)
  • 전역변수와 static으로 선언되는 변수가 할당된다.
    이 영역에 할당되는 변수들은 프로그램 시작과 동시에 메모리 공간이 할당되어 종료될 때까지 남아있게 된다.

• 힙 영역(동적 영역)
  • 프로그래머가 원하는 시점에 변수를 할당하고 소멸시키는 영역
    메모리 동적 할당시 사용된다. 객체가 생성되는 영역이다.

• 스택 영역(동적 영역)
  • 함수가 실행될 때, 사용되는 파라미터와 지역변수에 대한 메모리 공간
    함수의 종료와 함께 소멸된다.

1-3. 하나의 프로그램이 사용하는 메모리 영역

• 고정 영역
  • 프로그램이 실행되면 실행파일이 메모리에 로드되면서, 실행 파일의 용량만큼 RAM을 사용한다.
  • 실행 파일의 크기는 변할 수 없으므로 이 영역의 크기는 고정 크기를 갖는다.

• 동적 영역
  • 프로그래머가 new 키워드를 사용해서 객체나 배열을 생성하면 사용된다. (힙 영역)
  • 또 다른 경우는 메서드가 호출되는 동안 사용될 파라미터와 지역변수가 생성된다. (스택 영역)
  • 메서드가 종료되거나 객체가 더 이상 사용되지 않으면 생성된 변수나 객체는 메모리에서 사라지므로, 이 영역은 유동적인 크기를 갖게 된다.

1-4. static 데이터의 생성 위치

• static 데이터는 메모리의 고정 영역 중 데이터 영역에 생성되고, 일반 멤버변수나 객체는 동적 영역 중 Heap 메모리 영역에 생성된다.

1-5. 프로그램이 메모리를 사용하는 순서

• 최초 실행 시, 고정 영역에 실행 파일만큼의 메모리를 점유한다.
• 프로그램이 각종 동작을 수행하는 동안 동적 영역을 사용한다.

1-6. 멤버변수와 static 멤버변수의 차이

• static 변수는 프로그램의 실행과 동시에 객체 생성 여부와 상관없이 이미 존재하기 때문에 소스코드에서는 특정 클래스 안에 명시하지만, 그 클래스를 통해서 생성되는 객체나 그 안에 포함되는 멤버변수와는 다른 존재이다.
• 객체가 생성되지 않았더라도 이미 존재하고 있기 때문에 static 변수는 객체의 이름을 통해 접근하는 것이 아니라, 클래스의 이름을 통해서 접근해야 한다.
• 단, static 변수가 선언된 클래스 안에서는 변수 이름으로 직접 접근이 허용된다.

• Article 클래스 및 다른 클래스에서 접근하는 경우
  Article.count = 9;
  Article.category = "공지사항";

• Article 클래스에서 접근하는 경우
  count = 15;
  count = "Q&A게시판";

1-7. static 변수와 static 메서드

• 클래스에서 정의하는 일반 메서드들은 객체의 생성과 동시에 동적 메모리 영역에서 활성화된다.
  • 동적 메모리 영역의 입장에서는 고정 메모리 영역의 자원들은 상상 존재한다.
  • 고정 메모리 영역의 자원들은 동적 메모리의 자원들이 항상 존재하는 것이라는 보장을 받지 못한다.

• 그러므로 객체의 생성과 상관없이 static 변수에 접근하기 위한 메서드를 만들 필요가 있는데 메서드의 정의 과정에서 static 키워드를 사용하면 static 자원에 접근하기 위한 메서드를 만들 수 있다.

public class Article {
	private static int count;
    
    public static void setCount(int count) {
    	Article.count = count;
    }
    
    public static int getCount(){
    	return Article.count;
    }
}

1-8. static 메서드 사용 시의 제약 사항

• 메모리 영역의 차이 때문에 static 메서드는 동적 메모리 영역의 멤버변수를 사용하거나, static이 아닌 일반 멤버함수를 호출할 수 없다.

고정영역
-> static 변수와 static 멤버함수가 생성된다.
-> 이 영역의 자원들은 프로그램이 실행되는 동안 항상 존재한다.
-> 동적 메모리 영역의 자원들은 항상 존재하는 것이 아니기 때문에 static 멤버함수는 동적 메모리 영역의 멤버변수를 사용하거나, static이 아닌 일반 멤버함수를 호출할 수 없다.

동적영역
-> 객체, 객체 안의 멤버변수, 메서드, 메서드가 호출되었을 때 사용되는 지역변수 등이 생성된다.
-> 이 영역의 자원들은 생성과 제거가 유동적으로 반복된다.
-> static 자원은 항상 존재하는 것이므로 동적 영역에서는 static 변수를 활용하거나, static 멤버함수를 호출할 수 있다.