[Java] 클래스 변수와 클래스 메소드

✔ static 선언을 붙여서 선언하는 클래스 변수

클래스 변수(static 변수)란?

• 인스턴스가 생성되었을 때, 생성된 인스턴스 안에 존재하는 변수인 인스턴스 변수와 달리,
  클래스 변수는 인스턴스의 생성과 상관없이 존재하는 변수
• 클래스 내에서 선언된 변수 앞에 static 선언을 붙이면 클래스 변수가 됨
  • 클래스 변수는 인스턴스 내에 존재하는 변수가 아니라,
    어떠한 인스턴스에도 속하지 않는 상태로 메모리 공간에 딱 하나만 존재하는 변수
  • 이렇게 static으로 선언된 변수는 변수가 선언된 클래스의 모든 인스턴스가 공유하는 변수가 됨

class InstCnt {
    static int instNum = 0;
    
    InstCnt() {
        instNum++;
        System.out.println("인스턴스 생성: " + instNum);
    }
}

class ClassVar {
    public static void main(String args[]) {
        InstCnt cnt1 = new InstCnt(); // 1
        InstCnt cnt2 = new InstCnt(); // 2
        InstCnt cnt3 = new InstCnt(); // 3
    }
}

• 인스턴스 간에 데이터 공유가 필요한 상황에서 클래스 변수를 선언
  • 또는 참조를 목적으로 존재하는 값은 final 선언이 된 클래스 변수에 담아 사용
  • 예) 원주율을 값을 가진 PI

클래스 변수의 접근 방법

• 클래스 내부에서 접근할 경우에는 변수의 이름을 통해 직접 접근함
• 클래스 외부에서 접근할 경우에는 클래스 또는 인스턴스의 이름을 통해 접근함

class AccessWay {
    static int num = 0;
    
    AccessWay() {
        increCnt();
    }
    // 클래스 내부 : 변수의 이름을 통해 직접 접근
    void incrCnt() {
        num++;
    }
}

class ClassVarAccess {
    public static void main(String args[]) {
        AccessWay way = new AccessWay();
        // 클래스 외부 : 인스턴스의 이름을 통해 접근
        way.num++;
        // 클래스 외부 : 클래스의 이름을 통해 접근
        AccessWay.num++;
    }
}

클래스 변수의 초기화 시점과 초기화 방법

• 클래스 변수는 인스턴스 생성 이전에 메모리 공간에 존재하므로
  인스턴스의 생성과 무관하게 해당 클래스 정보가 가상머신에 의해 읽히는 순간 메모리 공간에 할당되고 초기화됨
  • 그러므로 생성자를 통한 클래스 변수의 초기화를 진행하지 않도록 주의해야 함

✔ static 선언을 붙여서 선언하는 클래스 메소드

클래스 메소드(static 메소드)란?

• 클래스 내에 정의된 메소드에 static 선언을 붙이면 클래스 메소드가 됨
  • 인스턴스 생성 이전부터 접근이 가능하므로 불필요한 인스턴스의 생성 과정을 생략할 수 있음
  • 어느 인스턴스에도 속하지 않는 메소드
  • 클래스 변수와 동일한 접근 방법을 가짐

class NumberPrinter {
    private int myNum = 0;
    
    static void showInt(int n) {
        System.out.println(n);
    }
    // 클래스 내부 : 메소드의 이름을 통해 직접 접근
    void showMyNumber() {
        showInt();
    }
}

class ClassMethod {
    public static void main(String args[]) {
        // 클래스 외부 : 클래스의 이름을 통해 접근
        NumberPrinter.showInt(20);
        // 클래스 외부 : 인스턴스의 이름을 통해 접근
        NumberPrinter np = new NumberPrinter();
        np.showInt(20);
    }
}

• 클래스 메소드는 인스턴스에 속하지 않으므로 인스턴스 변수에 접근이 불가능하며, 인스턴스 메소드의 호출도 불가능
  • 하지만 같은 클래스에 정의되어 있는 다른 클래스 메소드나 클래스 변수에는 접근이 가능함

✔ System.out.println() 그리고 public static void main()

out과 println의 정체는?

• System은 자바에서 제공하는 클래스로 java.lang 패키지에 묶여 있음
  • 원칙적으로는 java.lang.System.out.println이 되어야 하지만 컴파일러가 java.lang.* 패키지를 import 선언해주게 됨
  • 그리고 out은 System.out으로 접근을 하니 static으로 선언된 클래스 변수
  • 마지막으로 println은 PrintStream 클래스의 인스턴스 메소드
  • 즉, 이는 System에 위치한 클래스 변수 out이 참조하는 인스턴스의 println 메소드를 호출하는 문장임을 알 수 있음

public final class System extends Object {
    public static final PrintStream out;
    ...
}

main 메소드가 public이고 static인 이유는?

• main 메소드의 호출이 이뤄지는 영역은 클래스 외부이므로 public으로 선언해야 함
• 그리고 main 메소드는 인스턴스가 생성되기 이전에 호출되므로 static으로 선언해야 함
• 이러한 main 메소드는 main 메소드를 담기 위한 별도의 클래스를 정의하는 것이 일반적
  • 그러나 상황과 프로그래머의 성향에 따라서 다양한 형태로 어디든 존재할 수 있음

✔ 또 다른 용도의 static 선언

static 초기화 블록

• 클래스 변수에 대해서 선언과 동시에 초기화를 하고 싶다면 생성자는 적절하지 않음
• 이러한 상황을 고려하여 자바는 static 초기화 블록을 제공
  • 이는 클래스 변수와 마찬가지로 가상머신이 클래스의 정보를 읽어 들일 때 실행이 되어
    클래스 변수를 선언과 동시에 초기화할 수 있음

class DateofExecution {
    static String date;
    
    static {
        LocalDate nDate = LocalDate.now();
        date = nDate.toString();
    }
    
    public static void main(String args[]) {
        System.out.println(date);
    }
}

static import 선언

• 클래스 변수에 접근할 때 클래스 이름이 아닌, 클래스 변수의 이름만으로 접근하기 위해서는 static import를 선언함
• 최소한으로 사용할 경우 도움이 되지만,
  빈번히 사용할 경우 해당 메소드 또는 변수가 어디에 정의되고 선언된 것인지 구분이 힘들어져 오히려 방해가 될 수 있음

System.out.println(Math.PI);

import static java.lng.Math.PI;
System.out.println(PI);