[Java] 다시 정리하는 "클래스" - 인스턴스 멤버와 정적 멤버, 패키지와 접근 제한자

rara_kim·2022년 11월 30일
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인스턴스 멤버와 정적 멤버

자바는 클래스 멤버를 인스턴스 멤버와 정적 멤버로 구분해서 선언할 수 있도록 하고 있다.
인스턴스 멤버는 객체마다 가지고 있는 멤버를 말하고, 정적 멤버는 클래스에 위치시키고 공유하는 멤버를 말한다.

인스턴스 멤버와 this

인스턴스 멤버란 객체(인스턴스)를 생성한 후 사용할 수 있는 필드와 메소드를 말하는데, 이들을 각각 인스턴스 필드, 인스턴스 메소드라고 부른다.
인스턴스 필드와 메소드는 객체에 소속된 멤버이기 때문에 객체 없이는 사용할 수 었다.

인스턴스 멤버 선언

public class Car {
	//필드
    int gas;
    
    //메소드
    void setSpeed(int speed) {...}
}


//인스턴스 멤버 사용
public class Main{
	public static void main(String[] args) {
    	Car myCar = new Car();
        myCar.gas = 10;
        myCar.setSpeed(60);
        
        Car yourCar = new Car();
        yourCar.gas = 20;
        youCar.setSpeed(80);
    }
}

인스턴스 필드 gas는 객체마다 따로 존재하고, 인스턴스 메소드 setSpeed()는 메소드 영역에 저장되고 공유된다.
인스턴스 메소드는 객체에 소속된 멤버이지만, 객체 내부에 존재하지 않고 메소드 영역에 저장되고 공유된다.
메소드는 코드 블록이므로 객체마다 동일한 코드 블록을 가지고 있을 필요가 없기 때문이다.

this

객체 외부에서 인스턴스 멤버에 접근하기 위해 참조 변수를 사용하는 것과 마찬가지로 객체 내부에서도 인스턴스 멤버에 접근하기 위해 this를 사용할 수 있다.
객체는 자기 자신을 가리켜 this라고 한다. 따라서 this.model은 자신이 가지고 있는 model 필드라는 뜻이다.
this는 주로 생성자와 메소드의 매개 변수 이름이 필드와 동일한 경우, 인스턴스 멤버인 필드임을 명시하고자 할 때 사용된다.

public class Car{
	String model;
    int speed;
    
    Car(String model) {
    	this.model = model;
    }
    
    void setSpeed(int speed) {
    	this.speed = speed;
    }
}

정적 멤버와 static

정적 멤버는 클래스에 고정된 멤버로서 객체를 생성하지 않고 사용할 수 있는 필드와 메소드를 말한다.
이들을 각각 정적 필드, 정적 메소드라고 부른다.

정적 멤버 선언

정적 멤버를 선언하려면 필드와 메소드 선언 시 static 키워드를 사용하면 된다.
정적 필드와 정적 메소드는 클래스에 고정된 멤버이므로 클래스 로더가 클래스(바이트 코드)를 로딩해서 메소드 메모리 영역에 적재할 때 클래스별로 관리된다.
따라서 클래스의 로딩이 끝나면 바로 사용할 수 있다.

필드를 선언할 때는 인스턴스 필드로 선언할 것인가 아니면 정적 필드로 선언할 것인가의 판단 기준이 필요하다.

  • 객체마다 가지고 있어야 할 데이터라면 인스턴스 필드
  • 모든 객체가 공유하는 데이터라면 정적 필드
public class Caculator {
	String color;                   //계산기별로 색깔이 다를 수 있다.
    static double pi = 3.14159;     //계산기에서 사용하는 파이 값은 동일하다.
}

메소드 역시 인스턴스 메소드로 선언할 것인가 정적 필드로 선언할 것인가의 판단 기준이 필요하다.

  • 인스턴스 필드를 포함하고 있다면 인스턴스 메소드
  • 인스턴스 필드를 포함하고 있지 않다면 정적 메소드

정적 멤버 사용

클래스가 메모리로 로딩되면 정적 멤버를 바로 사용할 수 있는데, 클래스 이름과 함께 도트(.) 연산자로 접근한다.

//정적 멤버 선언
public class Calculator{
	static double pi = 3.14159;
    static int plus(int x, int y) {...}
    static int minus(int x, int y) {....}
}


//정적 멤버 사용
public class Main {
	public static void main(String[] args) {
    	double result1 = 10 * 10 * Calculator.pi;
        int result2 = Calculator.plus(10, 5);
        int result3 = Calculator.minus(10, 5);
    }
}

정적 필드와 정적 메소드는 원칙적으로는 클래스 이름으로 접근해야 하지만 아래와 같이 객체 참조 변수로도 접근이 가능하다.

Calculator myCalc = new Calculator();
double result1 = 10 * 10 * myCalc.pi;
int result2 = myCalc.plus(10, 5);
int result3 = myCalc.mnus(10, 5);

하지만 정적 요소는 클래스 이름으로 접근하는 것이 좋다.

정적 메소드 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.

싱글톤

전체 프로그램에서 단 하나의 객체만 만들도록 보장해야 하는 경우가 있다.
단 하나만 생성 된다고 해서 이 객체를 싱글톤이라고 한다.

싱글톤을 만들려면 클래스 외부에서 new 연산자로 생성자를 호출할 수 없도록 막아야 한다.

  • 생성자 앞에 private 접근 제한자를 붙여준다.
  • 외부에서 호출할 수 있는 정적 메소드인 getInstance()를 선언하고 정적 필드에서 참조하고 있는 자신의 객체를 리턴한다.
public class Car {
	private static Car singleton = new Car();
    
    private Car() {}
    
    static Car getInstance() {
    	return singleton;
    }
}

외부에서 객체를 얻는 유일한 방법은 getInstance() 메소드를 호출하는 것이다.

final 필드와 상수

final 필드

final 필드는 초기값이 저장되면 이것이 최종적인 값이 되어서 프로그램 실행 도중에 수정할 수 없다.
final 필드의 초기값을 줄 수 있는 방법은 딱 두가지 밖에 없다.

  • 필드 선언시에 주는 방법
  • 생성자에서 주는 방법

단순한 값이라면 필드 선언시에 주는 것이 제일 간단하지만 복잡한 초기화 코드가 필요하거나 객체 생성시에 외부 데이터로 초기화해야 한다면 생성자에서 초기값을 지정해야 한다.
생성자는 final 필드의 최종 초기화를 마쳐야 하는데, 만약 초기화되지 않은 final 필드를 그대로 남겨두면 컴파일 에러가 발생한다.

public class Person{
	final String nation = "Korea";
    final String ssn;
    String name;
    
    public Person(String ssn, String name) {
    	this.ssn = ssn;
        this.name = name;
    }
}

상수

일반적으로 불변의 값을 상수(static final)라고 부른다.
불변의 값은 수학에서 사용되는 원주율 파이나 지구의 무게 및 둘레 등이 해당된다.
이러한 불변의 값을 저장하는 필드를 자바에서는 상수라고 한다.

불변의 값은 객체마다 저장할 필요가 없는 공용성을 띠고 있으며, 여러 가지 값으로 초기화될 수 없다.
final 필드는 객체마다 저장되고, 생성자의 매개값을 통해서 여러 가지 값을 가질 수 있기 때문에 상수와 차이점을 가진다.

상수명은 모두 대문자로 작성하는 것이 관례이다.
만약 서로 다른 단어가 혼합된 이름이라면 언더바(_)로 단어들을 연결해준다.

static final double PI = 3.14159;
static final double EARTH_RADIUS = 6400;
static final double EARTH_AREA = 4 * Math.PI * EARTH_RADIUS * EARTH_RADIUS;


패키지와 접근 제한자

패키지의 물리적인 형태는 파일 시스템의 폴더이다.
패키지는 단순히 파일 시스템의 폴더 기능만 하는 것이 아니라 클래스의 일부분으로, 클래스를 유일하게 만들어주는 식별자 역할을 한다.
클래스 이름이 동일하더라도 패키지가 다르면 다른 클래스로 인식한다.
클래스 전체 이름은 패키지명 + 클래스명 인데, 패키지가 상/하위로 구분되어 있다면 도트(.)를 사용해서 표현한다.

상위패키지명.하위패키지명.클래스명

패키지 선언

클래스를 작성할 때 해당 클래스가 어떤 패키지에 속할 것인지를 선언하는 것을 패키지 선언이라고 한다.

package com.mycompany;

public class Car {...}

패키지 이름은 개발자가 임의대로 지어주면 되지만, 지켜야 할 몇 가지 규칙이 있다.

  • 숫자로 시작해서는 안되고, _, $를 제외한 특수 문자를 사용해서는 안된다.
  • java로 시작하는 패키지는 자바 표준 API에서만 사용하므로 사용해서는 안된다.
  • 모두 소문자로 작성하는 것이 관례이다.

import문

사용하고자 하는 클래스 또는 인터페이스가 다른 패키지에 소속되어 있다면, import문으로 해당 패키지의 클래스 또는 인터페이스를 가져와 사용할 것임을 명시해줘야 한다.

import 상위패키지명.해위패키지명.클래스명;
import 상위패키지명.하위패키지명.*;

만약 사용하고자 하는 클래스들이 동일한 패키지 소속이라면 개별 Import문을 작성하는 것 보다는 *를 이용해서 해당 패키지에 소속된 클래스들을 사용할 것임을 알려주는 것도 좋다.

접근 제한자

접근 제한자는 말 그대로 클래스 및 인터페이스 그리고 이들이 가지고 있는 멤버의 접근을 제한하기 위해 사용된다.

종류설명
public단어 뜻 그대로 외부 클래스가 자유롭게 사용할 수 있도록 한다.
protected같은 패키지 또는 자식 클래스에서 사용할 수 있도록 한다.
default같은 패키지에 소속된 클래스에서만 사용할 수 있도록 한다.
private단어 뜻 그대로 개인적인 것이라 외부에서 사용될 수 없도록 한다.

클래스의 접근 제한

클래스를 선언할 때 해당 클래스를 같은 패키지 내에서만 사용할 것인지, 아니면 다른 패키지에서도 사용할 수 있도록 할 것인지 결정해야 한다.
클래스는 public,default 접근 제한을 가진다.

//default 접근 제한
class 클래스명 {...}


//public 접근 제한
public class 클래스명 {...}

default 접근 제한

클래스를 선언할 때 public 을 생략했다면 클래스는 default 접근 제한을 가진다.
클래스가 default 접근 제한을 가지면 같은 패키지에서는 아무런 제한 없이 사용할 수 있지만 다른 패키지에서는 사용할 수 없다.

public 접근 제한

클래스를 선언할 때 public 접근 제한자를 붙였다면 클래스는 public 접근 제한을 가진다.
같은 패키지뿐만 아니라 다른 패키지에서도 아무런 제한 없이 사용할 수 있다.

생성자의 접근 제한

객체를 생성하기 위해서 new 연산자로 생성자를 호출하는데, 어디에서나 호출할 수 있는 것은 아니다.
생성자는 public,protected,default,private 접근 제한을 가진다.

클래스에 생성자를 선언하지 않으면 컴파일러에 의해 자동으로 기본 생성자가 추가되는데, 기본 생성자의 접근 제한은 클래스의 접근 제한과 동일하다.

종류설명
public모든 패키지에서 아무런 제한 없이 생성자를 호출할 수 있도록 한다.
protected같은 패키지에 속하는 클래스, 해당 클래스를 상속한 자식 클래스에서 생성자를 호출할 수 있다.
default다른 패키지에서는 생성자를 호출할 수 없고 같은 패키지에서만 가능하다.
private생성자를 호출하지 못하도록 제한한다.
오로지 클래스 내부에서만 생성자를 호출할 수 있고 객체를 만들 수 있다.

필드와 메소드의 접근 제한

필드와 메소드를 선언할 때 해당 필드와 메소드를 클래스 내부에서만 사용할 것인지, 패키지 내에서만 사용할 것인지, 아니면 다른 패키지에서도 사용할 수 있도록 할 것인지를 결정해야 한다.
필드와 메소드는 public,protected,default,private 접근 제한을 가진다.

종류설명
public모든 패키지에서 아무런 제한 없이 필드와 메소드를 사용할 수 있도록 해준다.
protected같은 패키지에 속하는 클래스, 해당 클래스를 상속한 자식 클래스라면 필드와 메소드를 사용할 수 있다.
default다른 패키지에서는 필드와 메소드를 사용할 수 없고 같은 패키지에서만 가능하다.
private오로지 클래스 내부에서만 사용할 수 있다.

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