Static-Member

1 Static Member(Class Member)

• Static Member는 클래스에 고정된 멤버로서 객체를 생성하지 않고 사용할 수 있는 필드와 메소드를 말한다.
  • 이들을 각각 static field(class variable), static method(class method)라고 부른다.
• Static Member는 클래스에 고정된 멤버이므로 클래스 로더가 클래스를 로딩해서 메소드 메모리 영역에 적재할 때 클래스 별로 관리된다.
  • 따라서 클래스 로딩이 끝나면 바로 사용 가능

언제 사용하나?

• 해당 클래스로 만든 모든 객체에 공통적인 변수를 사용하려고 하는 경우 사용한다.
  • 클래스의 모든 인스턴스는 메모리 내 하나의 고정 위치에 있는 클래스 변수를 공유합니다.
  • 모든 객체는 클래스 변수의 값을 변경할 수 있고 static field는 클래스의 인스턴스를 만들지 않고도 조작할 수 있습니다.

정리

• 객체마다 가지고 있어야하는 데이터 -> 인스턴스 필드
• 객체마다 가지고 있을 필요성이 없는 공용적인 데이터 -> 정적 필드(Class Variable)
• 인스턴스 필드를 이용해서 실행해야 한다 -> 인스턴스 메소드
• 인스턴스 필드를 이용하지 않는다 -> 정적 메소드(Class Method)

2 Static Field(Class Variable)

• static field를 사용하고 싶다면 필드 선언시 static 키워드를 붙인다.
• static field는 선언과 동시에 초기값을 주는 것이 보통이다.

예시

public class Bicycle {
    private final int id;
    private static int numberOfBicycles = 0;

    public Bicycle(){
        id = ++numberOfBicycles;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public static int getNumberOfBicycles() {
        return numberOfBicycles;
    }
}

테스트

• static field는 클래스 이름 자체로 접근 가능하다.
• 또한 객체 참조로도 static field에 접근 가능하다

@Test
void staticField(){
  // when
  Bicycle bicycle1 = new Bicycle();
  Bicycle bicycle2 = new Bicycle();

  // then
  assertThat(bicycle1.getId()).isEqualTo(1);
  assertThat(bicycle2.getId()).isEqualTo(2);
}

@Test
void staticMethod() {
  // given
  assertThat(Bicycle.getNumberOfBicycles()).isEqualTo(0);

  // when
  Bicycle bicycle = new Bicycle();

  // then
  assertThat(Bicycle.getNumberOfBicycles()).isEqualTo(1);
}

2.1 Static Field 초기화

선언과 동시에 초기화

• 간단한 경우 아래와 같이 선언과 동시에 static field를 초기화할 수 있다.

public class BedAndBreakfast {
  public static int capacity = 10;
  private boolean full = false;
}

2.2 static initialization block

• static field를 초기화하기 위해 복잡한 로직이 필요하다면 static initialization block사용한다.
  • 에러 처리, for 문을 사용한 배열 값 채우기 등
• static initialization block은 클래스가 메모리로 로딩될 때 자동으로 실행된다.
• static initialization block은 여러개 선언할 수 있으며 순서대로 실행되는 것이 보장됨.
• 내부에서 인스턴스 필드나 인스턴스 메소드를 사용할 수 없다.
  • this도 사용 불가

// static initialization block은 클래스의 body 어디에나 위치할 수 있다.
public class BedAndBreakfast {
  public static int capacity;
  private boolean full = false;
  
  // static initialization block
  static {
    // 복잡한 초기화 로직
	}
}

2.3 initializer block

• 보통 생성자를 통해 인스턴스 필드를 초기화하지만 initializer block을 사용해 인스턴스 필드를 초기화할 수 있다.
• initializer block은 static initialization block과 같은 구조이며 static 키워드만 없다.
• 자바 컴파일러는 initializer block에 작성된 코드를 모든 생성자에 붙여넣는다.
• 따라서 initializer block은 모든 생성자의 공통된 로직을 처리하기 적절하다.

// initialization block은 클래스의 body 어디에나 위치할 수 있다.
public class BedAndBreakfast {
  public static int capacity = 10;
  private boolean full = false;
  
  // initialization block
  {
    // 복잡한 초기화 로직
	}
}

3 Static Method(Class Method)

• static method를 사용하고 싶다면 메소드 선언시 static 키워드를 붙인다.
• static method는 클래스 이름을 통해 호출한다.
  • 객체 참조를 통하여 static method를 호출하는 것이 가능하지만 이름부터 Class Method이기 때문에 클래스를 통해 호출하자!

용도

• static method의 흔한 용도는 static field의 접근하기 위해서다
• 아래는 static field인 numberOfBicycles에 접근하기 위한 메소드

public static int getNumberOfBicycles() {
    return numberOfBicycles;
}

• 인스턴스 필드를 사용하지 않는 메소드

package java.lang;

public final class Math {
  public static final double E = 2.7182818284590452354;
  
  public static final double PI = 3.14159265358979323846;
  
  public static int max(int a, int b) {
    return (a >= b) ? a : b;
  }
}

• Math 클래스는 인스턴스 필드가 없고 상수와 static method만 가지고 있다.

2.1 Instance method와 비교

• Instance method와 static method 에서 여러 종류의 필드에 직접 접근이 가능한지 나타내는 표
• static method는 instance variables과 instance methods에 직접 접근 불가
  • 객체 참조를 통해 접근이 가능하다.
• static method는 this키워드 사용이 불가능하다.

public class StaticMember {
    private int instanceField = 10;
    private static int staticField = 10;
    private int instanceMethod() { return 10; }
    private static int staticMethod() { return 10; }

    public int method1() {
        int total = 0;
        total += instanceField;
        total += instanceMethod();
        total += staticField;
        total += staticMethod();

        return total;
    }

    public static int method2() {
        int total = 0;
      	// static method에서 인스턴스 멤버 접근 불가
        // total += instanceField;
        // total += instanceMethod();
        total += staticField;
        total += staticMethod();

        return total;
    }
}

	instance variables	instance methods	class variables	class methods
Instance method	O	O	O	O
static method	X	X	O	O

참고

• https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/javaOO/classvars.html