static
static 키워드는 클래스 차원의 변수와 메소드를 만들 때 사용한다.
정적(static)이란 클래스가 로딩될 때 결정된 메모리 공간이 변하지 않음을 의미한다.
static 변수와 메소드는 객체를 생성하지 않고도 아래와 같이 사용할 수 있다.
- 클래스명.static변수
- 클래스명.static메소드()
메인 메소드가 static 메소드이다.
프로그램을 실행하면 클래스 로더가 관련 클래스를 클래스 패스에서 찾아서 메모리에 로딩한다.
그다음 JVM이 java 다음에 나오는 시작 클래스에서 메인 메소드를 실행한다. 자바 프로그램이 실행되기 위해서는 클래스가 우선 메모리에 로딩되어야 한다.
클래스 로더(Class Loader)가 클래스를 찾아서 메모리에 로딩한다.
클래스가 로딩되는 메모리 공간과 객체가 활동하는 메모리 공간은 다르다.
객체가 할당되는 공간은 JVM의 힙heap 메모리 영역이다. new가 실행될 때마다 힙 메모리에 객체의 인스턴스 변수를 위한 공간이 할당된다. 클래스가 메모리에 로딩될 때 static 변수와 static 메소드를 위한 공간이 할당된다.
한번 메모리에 공간이 할당되면 인스턴스 변수와 달리 객체가 생성될 때마다 메모리 공간이 할당되지 않는다.
static 메소드 안에서는 인스턴스 변수를 쓸 수 없다. 만들지도 않는 객체의 속성을 참조한다는 것은 말이 되지 않기 때문이다.
학생 클래스에 메인 메소드를 추가하고 다음과 같이 구현하면 컴파일 에러를 만나게 된다.
public static void main(String[] args) {
absentNum++;
}
그 반대의 경우인 인스턴스 메소드 내에서 static 변수나 static 메소드를 쓰는 것은 문제가 없다.
결석, 지각, 조퇴하면 벌금을 내도록 했다고 가정하자.
학생은 결석 3천원, 지각이나 조퇴는 천원의 벌금을 벌금통에 넣어야 한다.
여기서 벌금통을 코드로 어떻게 구현하면 되겠는가?
벌금통은 학생 한명당 하나씩 있는 것이 아니다.
단 하나이면서 모든 학생이 공유한다.
벌금통이라는 클래스를 새로 만들고 이 클래스에 싱글톤 패턴을 적용해도 된다.
더 좋은 방법은 벌금통을 모든 객체가 공유하는 변수인 static 변수로 만드는 것이다.
public class Student {
static int penaltyBin; //벌금통
public void absent() {
this.absent++;
Student.penaltyBin += 3000;
}
//..중간 생략..
}
정적 변수 예제
package net.java_school.user; public class User { public static int total; //접속된 회원 수 private String id; public User(String id) { this.id = id; total++; } public static void main(String[] args) { User user1 = new User("hong1440"); User user2 = new User("im1562"); User user3 = new User("jang1692"); System.out.println("접속된 회원수 : " + User.total); } }
접속된 회원수 : 3
싱글톤 패턴(Singleton pattern)
객체가 단 하나만 만들어져야 할 때 사용하는 디자인 패턴이 싱글턴 패턴이다.
static 변수가 초기화되는 시점은 클래스가 로딩될 때이다.
싱글톤 패턴을 적용한 예제를 만들어 보겠다.
가정집에는 식탁이 하나만 있어야 한다.
식탁이 여러개 있어서 각자 식사 한다면 이상적인 가정에 방해가 될 수 있다.
식탁 테이블을 싱글톤 패턴으로 객체가 하나만 생성되도록 클래스를 설계한다.
package net.java_school.house; public class CookTable { private static CookTable instance = new CookTable(); public static CookTable getInstance() { return instance; } private CookTable() {} //..중간 생략.. }
클래스 정보가 클래스 로더에 의해 로딩될 때 static 변수는 초기화 된다.
CookTable 의 static 변수 instance 가 초기화 되기 위해
CookTable 객체가 힙에 생성되고 참조값은 instance 에 할당된다.
이 값은 공개된 getInstance() 를 통해 얻을 수 있다.
하나뿐인 생성자의 접근자를 private 로 지정하여 외부에서 생성자를 호출 못하게 한다.
이렇게 구현하면 프로그램 종료시까지 CookTable 인스턴스는 하나로 유지된다.
초기화 순서
변수는 메모리 공간이 할당될 때 초기화된다.
이때 초기값이 없다면 불린형은 false, 숫자형은 0 에 준하는 값으로, 레퍼런스 형은 null로 초기화된다.
static 이 아닌 멤버 변수가 초기화되는 시점은 객체가 생성될 때이다.
초기화 순서는 static 변수 -> 인스턴스 변수 -> 생성자 이다.
static 변수와 static 블록은 같은 레벨이다. 먼저 나온 것이 먼저 초기화된다.
인스턴스 블록의 경우 컴파일러가 인스턴스 블록의 구현부를 모든 생성자의 마지막 라인에 추가한다.
다음 문제의 결과를 예측해본다.
A.java
package net.java_school.classvar; public class A { public A() { System.out.println("A() 생성자 실행"); } }
B.java
package net.java_school.classvar; public class B { private A a = new A(); { System.out.println("B 인스턴스 블록 실행"); } static { System.out.println("B static 블록 실행"); } private static B b = new B(); private B() { System.out.println("B() 생성자 실행"); } public B(int a) { System.out.println("B(int) 생성자 실행"); } public static void main(String[] args) { new B(); new B(1); } }
B static 블록 실행 A() 생성자 실행 B 인스턴스 블록 실행 B() 생성자 실행 A() 생성자 실행 B 인스턴스 블록 실행 B() 생성자 실행 A() 생성자 실행 B 인스턴스 블록 실행 B(int) 생성자 실행
참고