GOJ : CH 4.1

Chapter 04 : 정보를 어디에 넣고 싶은데

• 1. 자바에서는 네 가지의 변수가 존재해요

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1. 자바에서는 네 가지의 변수가 존재해요

Java 에는 4 가지의 변수가 있다.

• 지역변수, local variables
• 매개 변수, parameters
• 인스턴스 변수, instance variables
• 클래스 변수, class variables

이 중, 인스턴스 변수, 클래스 변수에 대한 예시는 다음과 같다.

class sample {
    int x, y;       // instance variables
    static int z;   // class variable
}

인스턴스 변수와 클래스 변수의 정의는 다음과 같다.

• Instance variables : [1], [3]
  • 인스턴스 변수란, non-static 하게 선언된 객체의 멤버를 말한다. 때문에 (같은 타입의 객체더라도) 객체는 각자 "분리된 복사본" 인 인스턴스 변수를 가진다.
• Class variables : [2], [4]
  • 클래스 변수란, static 하게 선언된 객체의 멤버를 말한다. 때문에 같은 타입의 객체가 몇개 존재하든, 그 객체의 클래스 변수는 "단 하나의 복사본" 만 존재한다.

쉽게 말해 인스턴스 변수 는 non-static 한 멤버들이고, 클래스 변수 는 static 한 멤버들이다.

당연히 인스턴스 변수는 non-static 하므로, 변수의 생명은 그것이 속한 객체와 동일하다. 하지만 클래스 변수의 경우는 static 하므로, 프로그램이 종료되지 않는 한, 변수의 생명이 유지된다.

또한 위 정의에서 클래스 변수는 "단 하나의 복사본" 만 존재한다 하였고, 인스턴스 변수는 "분리된 복사본" 이라 하였다. 이는 다음 예시를 통해 직접 확인할 수 있다.

class Sample {
    static class InnerClass {}
    
    InnerClass instance_var;
    static InnerClass class_var;

    static          {class_var = new InnerClass();}

    public Sample() {this.instance_var = new InnerClass();}
}

이처럼 임시로 클래스를 정의한 후, System.identityHashCode 메서드를 이용해 확인할 수 있다.

• System.identityHashCode 메서드는 주어진 객체의 "고유한 값" (hash code) 을 반환한다. 이를 통해 각 객체가 동일한 것인지 아닌지 판별할 수 있다.

public class test {
    public static void main(String[] args) {
        Sample sample_1 = new Sample();
        Sample sample_2 = new Sample();

        Object[] obj_arr = new Object[2];
        String[] head_arr = {
            "sample_1", "sample_2", 
            "In Static way"
        };

        System.out.println("- Instance variables");
        obj_arr[0] = sample_1.instance_var;
        obj_arr[1] = sample_2.instance_var;
        print_hashcode(obj_arr, head_arr);

        System.out.println("\n- Class variables");
        obj_arr = new Object[3];
        obj_arr[0] = sample_1.class_var;
        obj_arr[1] = sample_2.class_var;
        obj_arr[2] = Sample.class_var;
        print_hashcode(obj_arr, head_arr);

        System.out.println("\n<Class variable has been reinitialized>");
        sample_1.class_var = new Sample.InnerClass();
        obj_arr[0] = sample_1.class_var;
        obj_arr[1] = sample_2.class_var;
        obj_arr[2] = Sample.class_var;
        print_hashcode(obj_arr, head_arr);
    }

    static void print_hashcode(Object[] obj_arr, String[] head_arr)
    {
        for (int i = 0; i < obj_arr.length; i++)
        {
            System.out.print(head_arr[i] + "\t: ");
            System.out.println(
            String.format(
                "0x%08x", 
                System.identityHashCode(obj_arr[i])
                )
            );
        }
    }
}

위 코드는 객체의 hash code 를 16진수로 바꿔 확인하는 코드이다. 이를 실행하면 다음과 같은 결과를 얻는다.

- Instance variables
sample_1        : 0x7e9e5f8a
sample_2        : 0x14dad5dc

- Class variables
sample_1        : 0x18b4aac2
sample_2        : 0x18b4aac2
In Static way   : 0x18b4aac2

<Class variable has been reinitialized>
sample_1        : 0x764c12b6
sample_2        : 0x764c12b6
In Static way   : 0x764c12b6

위 결과에서 인스턴스 변수와 클래스 변수간 차이에 주목하자.

• 인스턴스 변수의 경우, sample_1 과 sample_2 가 각기 다른 값을 가진다.
• 반면 클래스 변수는 sample_1, sample_2 는 물론, Sample.class_var 와 같이 또한 같은 값을 같는다.

이를 통해 인스턴스 변수는 "객체마다 각기 고유한 복사본을 갖는" 반면, 클래스 변수는 "객체마다 모두 하나의 복사본을 참조할 뿐" 인 것을 확인할 수 있다.

전체 소스코드

public class variable_example {
    @SuppressWarnings("static-access")
    public static void main(String[] args) {
        Sample sample_1 = new Sample();
        Sample sample_2 = new Sample();

        Object[] obj_arr = new Object[2];
        String[] head_arr = {"sample_1", "sample_2", "In Static way"};

        System.out.println("- Instance variables");
        obj_arr[0] = sample_1.instance_var;
        obj_arr[1] = sample_2.instance_var;
        print_hashcode(obj_arr, head_arr);
        

        System.out.println("\n- Class variables");
        obj_arr = new Object[3];
        obj_arr[0] = sample_1.class_var;
        obj_arr[1] = sample_2.class_var;
        obj_arr[2] = Sample.class_var;
        print_hashcode(obj_arr, head_arr);

        System.out.println("\n<Class variable has been reinitialized>");
        sample_1.class_var = new Sample.InnerClass();
        obj_arr[0] = sample_1.class_var;
        obj_arr[1] = sample_2.class_var;
        obj_arr[2] = Sample.class_var;
        print_hashcode(obj_arr, head_arr);
    }

    static void print_hashcode(Object[] obj_arr, String[] head_arr)
    {
        for (int i = 0; i < obj_arr.length; i++)
        {
            System.out.print(head_arr[i] + "\t: ");
            System.out.println(
            String.format(
                "0x%08x", 
                System.identityHashCode(obj_arr[i])
            )
        );
        }
    }
}

class Sample {
    static class InnerClass {}
    
    InnerClass instance_var;
    static InnerClass class_var;

    static          {class_var = new InnerClass();}

    public Sample() {this.instance_var = new InnerClass();}
}

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Reference

• The Java™ Tutorials, Variables - Oracle Docs

  • [1] : Technically speaking, objects store their individual states in "non-static fields", that is, fields declared without the static keyword. Non-static fields are also known as instance variables because their values are unique to each instance of a class (to each object, in other words).

  • [2] : A class variable is any field declared with the static modifier; this tells the compiler that there is exactly one copy of this variable in existence, regardless of how many times the class has been instantiated.

• Instance variable - Wikepedia

  • [3] : In class-based, object-oriented programming, an instance variable is a variable defined in a class (i.e., a member variable), for which each instantiated object of the class has a separate copy, or instance. An instance variable has similarities with a class variable, but is non-static.

• Class variable - Wikepedia

  • [4] : In class-based, object-oriented programming, a class variable is a variable defined in a class of which a single copy exists, regardless of how many instances of the class exist.

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