Static 키워드

📝 static

• static은 '고정된' 또는 '공통적인'의 의미를 가지고 있다.
  즉 모든 객체가 공유하는 값이다.
• static 값은 클래스 이름을 통해서 접근해야 하며, 객체를 생성하지
  않고도 사용할 수 있다.

Static 멤버의 저장 위치

static 멤버(변수와 메서드)는 클래스가 로드되는 시점에 JVM의 메소드 영역(Method Area)에 저장된다. 이들은 프로그램 실행 종료 시까지 메모리에 유지되며, 모든 객체가 공유한다.

Static 변수: 클래스 로드 시 한 번 초기화되고 모든 객체가 동일한 값을 공유한다.
Static 메서드: 클래스 이름으로 직접 호출할 수 있으며, 객체 상태와 관계없이 동작한다.

클래스 로딩 과정

클래스가 처음 참조되면, JVM은 다음과 같은 단계로 클래스를 로드하고 초기화한다.

• 로딩(Loading): .class 파일을 읽어 메모리에 올린다.
• 링크(Linking): 클래스 내의 심볼 정보를 확인하고, 메모리 주소를 연결한다.
• 초기화(Initialization): static 변수와 static 블록을 초기화한다.

메모리 위치

1. static 멤버:

   • 저장 위치: 메소드 영역(Method Area).
   • 클래스 로드 시 초기화: 클래스가 처음 JVM에 로드될 때 한 번만 초기화된다.
   • 공유: 모든 객체 인스턴스가 동일한 static 멤버를 공유하며, 객체 생성 여부와 관계없이 접근할 수 있다.

2. 객체의 인스턴스 멤버:

   • 저장 위치: 힙(Heap).
   • 객체 생성 시 메모리 할당: 객체가 생성될 때마다 인스턴스 변수와 메서드가 힙에 저장된다.
   • 독립적: 각 객체는 서로 다른 인스턴스 변수를 가지며 독립적으로 동작한다.

컴파일 시 처리 과정

1. static 변수:

   • 컴파일러는 static 변수를 클래스의 일부분으로 취급한다.
   • 이 변수는 클래스가 메모리에 로드될 때 단 한 번 초기화된다.
   • 컴파일러는 static 변수에 대한 정보를 .class 파일 내에 포함시키며, 클래스 로딩 시 static 변수를 초기화할 준비를 한다.

2. static 메서드:

   • static 메서드는 클래스 이름을 통해 직접 호출할 수 있는 메서드이다.
   • 컴파일러는 static 메서드를 클래스 레벨에 고유한 메서드로 처리하며, 객체 인스턴스 없이 호출할 수 있도록 .class 파일에 메서드 정보를 기록한다.
   • static 메서드는 클래스가 로드될 때 메모리 상에 한 번만 로드되고, 객체의 상태와는 무관하게 클래스 수준에서만 동작한다.

Static의 장단점

장점

1. 메모리 절약:

   • static 클래스는 객체를 생성하지 않고 클래스 레벨에서 접근할 수 있기 때문에, 객체 생성으로 인한 메모리 오버헤드가 없다.
   • 클래스가 메소드 영역(Method Area)에 로드될 때, static 멤버만 메모리에 할당되므로 메모리 효율적이다.

2. 성능 향상:

   • 객체 인스턴스가 필요 없고, static 메서드를 직접 호출할 수 있기 때문에 성능 상 이점이 있을 수 있다. 객체를 생성하고 초기화하는 비용이 없으므로, 빠른 접근이 가능하다.

3. 전역적인 접근:

   • static 멤버(변수/메서드)는 클래스 수준에서 공통적으로 사용되므로, 여러 객체나 클래스에서 전역적으로 접근할 수 있다.

4. 상태 공유:

   • static 변수는 클래스의 모든 인스턴스 간에 공유되므로, 상태를 공유하는 데 유용하다.

단점

1. 상태 공유로 인한 위험:

   • 모든 객체가 동일한 static 변수를 참조하기 때문에, 여러 스레드나 객체에서 동시에 접근할 경우 동기화 문제나 데이터 손상이 발생할 수 있다.
   • 여러 객체가 공유 상태를 수정하기 때문에 의도치 않은 부작용이 발생할 수 있다.

2. 객체 지향의 원칙을 벗어남:

   • static은 클래스의 인스턴스를 생성하지 않으므로 객체 지향의 특성인 캡슐화나 상속 등과는 잘 맞지 않을 수 있다.
   • static 메서드는 다형성이나 오버라이딩을 지원하지 않으며, 객체 상태를 다루지 않기 때문에 객체 지향 설계의 일관성이 떨어질 수 있다.

3. 테스트 어려움:

   • static 멤버를 테스트하려면, 객체 생성 없이 바로 정적 메서드 호출을 해야 하므로 단위 테스트가 어려울 수 있다.
   • 특히 Mocking이나 DI(Dependency Injection) 기법을 사용하는 테스트에서 제약이 있을 수 있다.

보통 Static 변수나 메서드는 보통 유틸리티 함수로 많이 사용되는데, OOP에 벗어난 경우가 많아서 안티패턴으로 보는 추세인것 같다.

Utility functions are evil (10년전 칼럼..)

static vs final 키워드

특성	static	static final	final
변수의 특성	클래스 수준에서 공유	클래스 수준에서 공유, 값이 변경 불가	인스턴스 수준에서 값이 한 번만 초기화되고 변경 불가
변경 가능성	변경 가능	값 변경 불가 (상수)	값 변경 불가 (상수)
사용 목적	클래스 레벨에서 공유되는 값	상수로 사용, 모든 인스턴스에서 동일한 값	상수로 사용, 각 객체마다 다른 값 가능
일반 사용 예	인스턴스 없이 클래스 이름으로 접근	PI, MAX_VALUE와 같은 상수	객체마다 다른 값이 필요한 불변 변수