4. 제어자 (modifier)
4.1 제어자란?
제어자는 클래스, 변수 또는 메서드의 선언부와 함께 사용되서 부가적인 의미를 부여한다.
종류는 크게 접근 제어자와 그 외의 접근자로 나뉜다.
- 접근 제어자 : public, protected, dafault, private
- 그 외 : static, final, abstract, native, transient, synchronize, volatile, strictfp
제어자는 클래스나 멤버변수와 메서드에 주로 사용되며,
하나의 대상에 대해서 여러 제어자를 조합해서 사용하는 것이 가능하다.
단, 접근 제어자는 한 번에 네 가지 중 하나만 선택할 수 있다.
! 제어자들 간의 순서는 관계없지만 주로 접근 제어자를 제일 왼쪽에 두는 것이 일반적이다.
4.2 static - 클래스의, 공통적인
static은 '클래스의' 또는 '공통적인' 이라는 의미를 갖고 있다.
인스턴스 변수는 하나의 클래스로부터 생성되었더라도 각기 다른 값을 유지하지만,
클래스 변수(static 멤버변수)는 인스턴스에 관계없이 같은 값을 갖는다.
이는 하나의 변수를 모든 인스턴스가 공유하기 때문이다.
static이 붙은 멤버변수와 메서드, 그리고 초기화 블럭은 인스턴스가 아닌 클래스에 관계된 것이기 때문에
인스턴스를 생성하지 않고도 사용할 수 있다.
인스턴스메서드와 static메서드의 기본적인 차이는 메서드 내에서 인스턴스 멤버를 사용하는가의 여부에 달려있다.
static이 사용될 수 있는 곳 - 멤버변수, 메서드, 초기화 블럭
제어자 : static
대상 : 멤버변수, 메서드
대상이 멤버변수일 경우
- 모든 인스턴스에 공통적으로 사용되는 클래스 변수가 된다.
- 클래스 변수는 인스턴스를 생성하지 않고도 사용 가능하다.
- 클래스가 메모리에 로드될 때 생성된다.
대상이 메서드일 경우
- 인스턴스를 생성하지 않고도 호출이 가능한 static 메서드가 된다.
- static메서드 내에서는 인스턴스멤버들을 직접 사용할 수 없다.
인스턴스 멤버를 사용하지 않는 메서드는 static을 붙여서 static 메서드로 선언하는 것을 고려하자.
가능하다면 static 메서드로 하는 것이 인스턴스를 생성하지 않고도 호출 가능해서 더 편리하고 속도도 더 빠르다.
! static 초기화 블럭은 클래스가 메모리에 로드될 때 단 한번만 수행되며,
주로 클래스변수(static변수)를 초기화하는데 주로 사용된다.
class StaticTest {
static int width = 200; // 클래스 변수 (static변수) // 클래스 변수(static변수)
static int height = 120; // 클래스 변수(static변수) // 클래스 변수(static변수)
static {
// static변수의 복잡한 초기화 수행
}
static int max(int a, int b) { //클래스 메서드(static 메서드)
return a> b ? a: b;
}
}4.3 fianl - 마지막의, 변경될 수 없는
final은 '마지막의' 또는 '변경될 수 없는'의 의미를 갖고 있으며 거의 모든 대상에 사용될 수 있다.
변수에 사용되면 값을 변경할 수 없는 상수가 되며, 메서드에 사용되면 오버라이딩을 할 수 없게 되고
클래스에 사용되면 자신을 확장하는 클래스를 정의하지 못하게 된다.
final이 사용될 수 있는 곳 = 클래스, 메서드, 멤버변수, 지역변수
제어자 : fianl
대상 : 클래스, 메서드, 멤버변수, 지역변수
대상이 클래스일 경우
- 변경될 수 없는 클래스, 확장될 수 없는 클래스가 된다.
그래서 final로 지정된 클래스는 다른 클래스의 조상이 될 수 없다.
대상이 메서드일 경우
- 변경될 수 없는 메서드, final로 지정된 메서드는 오버라이딩을 통해 재정의 될 수 없다.
대상이 멤버변수, 지역변수일 경우
- 변수 앞에 final이 붙으면, 값을 변경할 수 없는 상수가 된다.
! 대표적인 final 클래스는 String과 Math가 있다.
final class FinalTest { // 조상이 될 수 없는 클래스
final int Max_SIZE = 10; // 값을 변경할 수 없는 멤버변수 (상수)
final void getMAxSize() { // 오버라이딩 할 수 없는 메서드 (변경 불가)
fianl int LV = MAX_SIZE; // 값을 변경할 수 없는 지역변수 (상수)
return MAX_SIZE;
}
}생성자를 이용한 final멤버 변수의 초기화
fianl이 붙은 변수는 상수이므로 일반적으로 선언과 초기화를 동시에 하지만,
인스턴스변수의 경우 생성자에서 초기화 되도록 할 수 있다.
클래스 내에 매개변수를 갖는 생성자를 선언하여,
인스턴스를 생성할 때 final이 붙은 멤버변수를 초기화하는데
필요한 값을 생성자의 매개변수로부터 제공받는 것이다.
이 기능을 활용하면 각 인스턴스마다 final이 붙은 멤버변수가 다른 값을 갖도록 하는 것이 가능하다.
만일 이것이 불가능하다면 클래스에 선언된 final이 붙은 인스턴스변수는
모든 인스턴스에서 같은 값을 가져야만 할 것이다.
예를 들어 카드의 경우
각 카드마다 다른 종류와 숫자를 갖지만, 일단 카드가 생성되면 카드의 값이 변경되서는 안 된다.
52장의 카드 중에서 하나만 잘못 바꿔도 같은 카드가 2장이 되는 일이 생긴다.
그래서 카드의 값을 바꾸기 보다는 카드의 순서를 바꾸는 쪽이 더 안전하다.
class Card {
final int NUMBER; // 상수지만 선언과 함께 초기화 하지 않고
final String KIND; // 생성자에서 단 한번만 초기화할 수 있다.
static int width = 100;
static int height = 250;
Card(String kind, int num) {
KIND = kind;
NUMBER = num; // 매개변수로 넘겨받은 값으로 KIND와 NUMBER를 초기화한다.
}
Card() {
this("HEART", 1);
}
public String toString() [
return KIND +" "+NUMBER;
}
}
class FinalCardTest {
public static void main(String args[]) {
Card c = new Card("HEART", 10);
c.NUMBER = 5; // 에러발생 cannot assign a value to final variable NUMBER
System.out.println(c.KIND);
System.out.println(c.NUMBER);
System.out.println(c); // System,out.println(c.toString());
}
}실행결과 : HEART / 10 / HEART 10
4.4 abstract - 추상의, 미완성의
abstract은 '미완성의'의 의미를 갖고 있다.
메서드의 선언부만 작성하고 실제 수행내용은 구현하지 않은 추상 메서드를 선언하는데 사용된다.
그리고 클래스에 사용되어 클래스 내에 추상메서드가 존재한다는 것을 쉽게 알 수 있게 한다.
보다 자세한 것은 '추상 클래스'(책 375페이지)에서 다룸
abstract가 사용될 수 있는 곳 - 클래스, 메서드
제어자 : abstract
대상 : 클래스, 메서드
대상이 클래스인 경우
- 클래스 내에 추상 메서드가 선언되어 있음을 의미한다.
대상이 메서드인 경우
- 선언부만 작성하고 구현부는 작성하지 않은 추상 메서드임을 알린다.
추상 메서드는 아직 완성되지 않은 메서드가 존재하는 '미완성 설계도'이므로 인스턴스를 생성할 수 없다.
abstract class AbstractTest{ // 추상 클래스(추상 메서드를 포함한 클래스)
abstract void move(); // 추상 메서드(구현부가 없는 메서드)
}가끔 추상 메서드가 없는 클래스, 즉 완성된 클래스도 abstract를 붙여서 추상 클래스로 만드는 경우도 있다.
예를들어 java.awt.event WindowAdapter는 아래 코드와 같이
아무런 내용이 없는 메서드들만 정의되어 있다.
이런 클래스는 인스턴스를 생성해봐야 할 수 있는 것이 아무것도 없다.
그래서 인스턴스를 생서하지 못하게 클래스 앞에 제어자 'abstract'를 붙인 것이다.
public abstract class WindowAdapter
implements WindowListener, WindowStateListener, WindowFocusListener {
public void windowOpened(WindowEvent e){}
public void windowClosing(WindowEvent e){}
public void windowClosed(WindowEvent e){}
public void windowIconified(WindowEvent e){}
...
}이 클래스 자체는 쓸모가 없지만 다른 클래스가 이 클래스를 상속받아서
일부의 원하는 메서드만 오버라이딩해도 된다는 장점이 있다.
만일 이 클래스가 없다면 아무런 내용도 없는 메서드를 잔뜩 오버라이딩해야 한다.
4.5 접근 제어자(access modifier)
접근 제어자는 멤버 또는 클래스에 사용되어,
해당하는 멤버 또는 클래스를 외부에서 접근하지 못하도록 하는 역할을 한다.
접근 제어자가 default임을 알리기 위해 실제로 default를 붙이지는 않는다.
클래스나 멤버변수, 메서드, 생성자에 접근 제어자가 지정되어 있지 않다면,
접근 제어자는 default임을 뜻한다.
접근 제어자가 사용될 수 있는 곳 - 클래스, 멤버변수, 메서드, 생성자
- public 접근 제한이 전혀 없다.
- protected : 같은 패키지 내에서, 그리고 다른 패키지의 자손 클래스에서 접근이 가능하다.
- default : 같은 패키지 내에서만 접근이 가능하다.
- private : 같은 클래스 내에서만 접근이 가능하다.
접근 범위가 넓은 쪽에서 좁은 쪽 순으로 왼쪽부터 나열
piblic > protected > (default) > private
대상에 따른 사용 가능한 접근 제어자
대상 : 클래스, 메서드 , 멤버변수, 지역변수
대상 : 클래스
사용 가능한 접근 제어자 : public, (default)
대상 : 메서드, 멤버변수
사용 가능한 접근 제어자 : public, protected, (dafault), private
대상 : 지역변수
사용 가능한 접근 제어자 : 없음
접근 제어자를 이용한 캡슐화
클래스나 멤버, 주로 멤버에 접근 제어자를 사용하는 이유는 클래스 내부에 선언된 데이터를 보호하기 위함이다.
데이터가 유효한 값을 유지하도록 또는 비밀번호와 같은 데이터를
외부에서 함부로 변경하지 못하도록 하기 위해서는 외부로부터의 접근을 제한하는 것이 필요하다.
이것을 데이터 감추기(data hiding)라고 하며, 객체지향개념의 캡슐화(encapsulation)에 해당하는 내용이다.
또 다른 이유는 클래스 내에서만 사용되는
내부 작업을 위해 임시로 사용되는
멤버변수나 부분작업을 처리하기 위한 메서드 등의 멤버들을 클래스 내부에 감추기 위해서다.
외부에서 접근할 필요가 없는 멤버들을 private으로 지정해서
외부에 노출시키지 않음으로써 복잡성을 줄일 수 있다.
이것 역시 캡슐화에 해당한다.
접근 제어자를 사용하는 이유
- 외부로부터 데이터를 보호하기 위해서
- 외부에는 불필요한, 내부적으로만 사용되는 부분을 감추기 위해서
만일 메서드 하나를 변경해야 한다고 가정하면, 이 메서드의 접근 제어자가 public이라면
메서드를 변경한 후에 오류가 없는지 테스트해야하는 범위가 넓다.
하지만 만약 접근 제어자가 default라면 패키지 내부만 확인하면 되고
private라면 클래스 하나만 살펴보면 된다.
접근 제어자를 적절하게 선택해서 접근 범위를 최소화하도록 하자.
ex) 시간을 표시하기 위한 클래스 Time을 다음과 같이 정의했다.
public class Time {
public int hour;
public int minute;
public int second;
}이 클래스의 인스턴스를 생성한 다음, 멤버 변수에 직접 접근해서 값을 변경할 수 있다.
Time t = new Tiem();
t.hour = 25;멤버변수 hour는 0보다 같거나 크고 24보다는 작은 범위의 값을 가져야 하지만
위 코드에서처럼 잘못된 값을 지정해도 막을 방법이 없다.
이런 경우 멤버변수를 private나 protected로 제한하고
멤버변수의 값을 읽고 변경할 수 있는 public메서드를 제공함으로써
간접적으로 멤버변수의 값을 다룰 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
public class Time {
public int hour;
public int minute;
public int second; // 접근 제어자를 private로 해서 외부에서 직접 접근하지 못하도록한다.
public int getHour() { return hour; }
public void setHour(int hour) {
if (hour <0 || hour >23) return;
this.hour = hour;
}
public int getMinute() { return minute; }
public void setMinute(int minute) {
if (minute < 0 || minute >59) return;
this.minute = minute;
}
public int getSecond() { return second; }
public void setSecond(int second) {
if (second < 0 || second > 59) return;
this.second = second;
}
}get으로 시작하는 메서드는 단수히 멤버변수의 값을 반환하는 일을 하고
set으로 시작하는 메서드는 매개변수에
지정된 값을 검사해서 조건에 맞는 값일 때만 멤버변수의 값을 변경하도록 했다.
만일 상속을 통해서 확장될 것이 예상되는 클래스라면 멤버에 접근 제한을 주되
자손클래스에서 접근하는 것이 가능하도록 하기 위해 private대신 protected를 사용한다.
private이 붙은 멤버는 자손 클래스에서도 접근이 불가능하기 때문이다.
보통 멤버변수의 값을 읽는 메서드의 이름을 'get멤버변수이름'으로 하고
멤버변수의 값을 변경하는 메서드의 이름을 'set멤버변수이름'으로 한다.
반드시 그렇게 해야 하는 것은 아니지만
암묵적인 규칙이므로 특별한 이유가 없다면 따르도록 하자.
그리고 get으로 시작하는 메서드를 '게터(getter)'
set으로 시작하는 메서드를 '셋터(setter)'라고 한다.
생성자의 접근 제어자
생성자에 접근 제어자를 사용함으로써 인스턴스의 생성을 제한할 수 있다.
보통 생성자의 접근 제어자는 클래스의 접근 제어자와 같지만, 다르게 지정할 수도 있다.
생성자의 접근 제어자를 private로 지정하면
외부에서 생성자에 접근할 수 없으므로 인스턴스를 생성할 수 없게 된다.
그래도 클래스 내부에서는 인스턴스를 생성할 수 있다.
class Singleton {
private Singleton() {
...
}
...
}대신 인스턴스를 생성해서 반환해주는 public 메서드를 제공함으로써
외부에서 이 클래스의 인스턴스를 사용하도록 할 수 있다.
이 메서드는 public인 동시에 static이어야 한다.
class Singleton{
...
private static Singleton s = new Singleton();
// getlnstacnce()에서 사용될 수 있도록 인스턴스가 미리 생성되어야 하므로 static이어야 한다.
private Singleton() {
...
}
//인스턴스를 생성하지 않고도 호출할 수 있어야 하므로 static이어야 한다.
public static Singleton getInstance() {
return s;
}
...
}이처럼 생성자를 통해서 직접 인스턴스를 생성하지 못하게 하고
public메서드를 통해서 인스턴스에 접근하게 함으로써
사용할 수 있는 인스턴스의 개수를 제한할 수 있다.
또 한 가지, 생성자가 private인 클래스는 다른 클래스의 조상이 될 수 없다.
왜냐하면 자손 클래스의 인스턴스를 생성할 때 조상클래스의 생성자를 호출해야만 하는데,
생성자의 접근 제어자가 private이므로 자손클래스에서 호출하는 것이 불가능하기 때문이다.
그래서 클래스 앞에 final을 더 추가하여 상속할 수 없는 클래스라는 것을 알리는 것이 좋다.
Math클래스는 몇 개의 상수와 static메서드만으로 구성되어 있기 때문에 인스턴스를 생성할 필요가 없다.
그래서 외부로부터의 불필요한 접근을 막기 위해 다음과 같이 생성자의 접근 제어자를 private로 지정했다.
public final class Math{
private Math() {}
...
}4.6 제어자(modifier)의 조합
대상에 따른 사용 가능한 제어자
대상 : 클래스, 메서드, 멤버변수, 지역변수
대상 : 클래스
사용 가능한 제어자 : public, (default), final, abstract
대상 : 메서드
사용 가능한 제어자 : 모든 접근 제어자, final, abstract, static
대상 : 멤버변수
사용 가능한 제어자 : 모든 접근 제어자, final, static
대상 : 지역변수
사용 가능한 제어자 : final
제어자를 조합해서 사용할 때 주의해야 할 사항
- 메서드에 static과 abstract를 함께 사용할 수 없다.
static메서드는 몸통이 있는 메서드에서만 사용할 수 있기 때문이다.
- 클래스에 abstract와 final을 동시에 사용할 수 없다.
클래스에 사용되는 final은 클래스를 확장할 수 없다는 의미이고,
abstract는 상속을 통해서 완성되어야 한다는 의미이므로 서로 모순되기 때문이다.
- abstract메서드의 접근 제어자가 private일 수 없다.
abstract메서드는 자손 클래스에서 구현해줘야 하는데
접근 제어자가 private면 자손 클래스에서 접근할 수 없기 때문이다.
- 메서드에 private과 final을 같이 사용할 필요는 없다.
접근 제어자가 private인 메서드는 오버라이딩될 수 없기 때문이다.
이 둘 중 하나만 사용해도 의미는 충분하다.
