변수는 클래스변수, 인스턴스변수, 지역변수 모두 세 종류가 있다. 변수의 종류를 결정짓는 중요한 요소는 '변수의 선언된 위치'이므로 변수의 종류를 파악하기 위해서는 변수가 어느 영역에 선언되었는지를 확인하는 것이 중요하다. 멤버변수를 제외한 나머지 변수들은 모두 지역변수이며, 멤버변수 중 static이 붙은 것은 클래스변수, 붙지 않은 것은 인스턴스변수이다.
아래의 그림에는 모두 3개의 int형 변수가 선언되어 있는데, iv와 cv는 클래스 영역에 선언되어있으므로 멤버변수이다. 그 중 cv는 키워드 static과 함께 선언되어 있으므로 클래스 변수이며, iv는 인스턴스변수이다. 그리고, lv는 메서드인 method() 내부에 선언되어 있으므로 지역변수이다.
클래스 영역에 선언되며, 클래스의 인스턴스를 생성할 때 만들어진다. 그렇기 때문에 인스턴스 변수의 값을 읽어 오거나 저장하기 위해서는 먼저 인스턴스를 생성해야한다.
인스턴스는 독립적인 저장공간을 가지므로 서로 다른 값을 가질 수 있다. 인스턴스마다 고유한 상태를 유지해야하는 속성의 경우, 인스턴스변수로 선언한다.
2. 클래스변수(class variable)
클래스 변수를 선언하는 방법은 인스턴스변수 앞에 static을 덧붙이기만 하면 된다. 인스턴스마다 독립적인 저장공간을 갖는 인스턴스변수와는 달리, 클래스변수는 모든 인스턴스가 공통된 저장공간(변수)을 공유하게 된다. 그래서 클래스 변수를 공유 변수(shared variable)라고도 한다.
한 클래스의 모든 인스턴스들이 공통적인 값을 유지해야하는 속성의 경우, 클래스변수로 선언해야 한다.
인스턴스변수는 인스턴스를 생성한 후에야 사용가능하지만, 클래스 변수는 인스턴스를 생성하지 않고도 언제라도 바로 사용할 수 있다는 특징이 있으며, '클래스이름.클래스변수'와 같은 형식으로 사용한다.
[참고]위의 예제에서 Variables클래스의 클래스변수 cv를 사용하려면 Variables.cv와 같이 하면 된다.
3. 지역변수(local variable)
메서드 내에 선언되어 메서드 내에서만 사용 가능하며, 메서드가 종료되면 소멸되어 사용할 수 없게 된다. for문 또는 while문의 블럭 내에 선언된 지역변수는, 지역변수가 선언된 블럭{} 내에서만 사용 가능하며, 블럭{}을 벗어나면 소멸되어 사용할 수 없게 된다.
[참고]여기서의 메서드는 생성자와 초기화 블럭을 포함한 개념이다. 앞으로 배우게 될 생성자와 초기화 블럭은 내부적으로 메서드로 취급된다.
3.2 클래스변수와 인스턴스변수
클래스변수와 인스턴스변수의 차이를 이해하기 위한 예로 카드 게임에 사용되는 카드를 클래스로 정의해보자.
카드 클래스를 작성하기 위해서는 먼저 카드를 분석해서 속성과 기능을 알아 내야한다. 속성으로는 카드의 무늬, 숫자, 폭, 높이 정도를 생각할 수 있을 것이다.
이 중에서 어떤 속성을 클래스 변수로 선언할 것이며, 또 어떤 속성들을 인스턴스 변수로 선언할 것인지 생각해보자.
class Card { String kind ; // 카드의 무늬 - 인스턴스 변수 int number; // 카드의 숫자 - 인스턴스 변수 static int width = 100 ; // 카드의 폭 - 클래스 변수 static int height = 250 ; // 카드의 높이 - 클래스 변수 } |
각 Card인스턴스는 자신만의 무늬(kind)와 숫자(number)를 유지하고 있어야 하므로 이들을 인스턴스변수로 선언하였고, 각 카드들의 폭(width)과 높이(height)는 모든 인스턴스가 공통적으로 같은 값을 유지해야하므로 클래스변수로 선언하였다.
만일 카드의 폭을 변경해야할 필요가 있을 때는 모든 카드의 width값을 변경하지 않고, 한 카드의 width값만 변경해도 모든 카드의 width값이 변경되는 셈이다.
| [예제6-4] CardTest.java |
class CardTest{ public static void main(String args[]) { // 클래스변수(static 변수)는 객체생성없이 '클래스이름.클래스변수'로 직접 사용 가능하다. System.out.println("Card.width = " + Card.width); System.out.println("Card.height = " + Card.height); Card c1 = new Card(); c1.kind = "Heart"; c1.number = 7; Card c2 = new Card(); c2.kind = "Spade"; c2.number = 4; System.out.println("c1은 " + c1.kind + ", " + c1.number + "이며, 크기는 (" + c1.width + ", " + c1.height + ")" ); System.out.println("c2는 " + c2.kind + ", " + c2.number + "이며, 크기는 (" + c2.width + ", " + c2.height + ")" ); System.out.println("이제 c1의 width와 height를 각각 50, 80으로 변경합니다."); c1.width = 50; c1.height = 80; System.out.println("c1은 " + c1.kind + ", " + c1.number + "이며, 크기는 (" + c1.width + ", " + c1.height + ")" ); System.out.println("c2는 " + c2.kind + ", " + c2.number + "이며, 크기는 (" + c2.width + ", " + c2.height + ")" ); } } class Card { String kind ; // 카드의 무늬 - 인스턴스 변수 int number; // 카드의 숫자 - 인스턴스 변수 static int width = 100; // 카드의 폭 - 클래스 변수 static int height = 250; // 카드의 높이 - 클래스 변수 } |
| [실행결과] |
| Card.width = 100 Card.height = 250 c1은 Heart, 7이며, 크기는 (100, 250) c2는 Spade, 4이며, 크기는 (100, 250) 이제 c1의 width와 height를 각각 50, 80으로 변경합니다. c1은 Heart, 7이며, 크기는 (50, 80) c2는 Spade, 4이며, 크기는 (50, 80) |
Card클래스의 클래스변수(static변수)인 width, height는 Card클래스의 인스턴스를 생성하지 않고도 '클래스이름.클래스변수'와 같은 방식으로 사용할 수 있다.
Card인스턴스인 c1과 c2는 클래스 변수인 width와 height를 공유하기 때문에, c1의 width와 height를 변경하면 c2의 width와 height값도 바뀐 것과 같은 결과를 얻는다.
Card.width, c1.width, c2.width는 모두 같은 저장공간을 참조하므로 항상 같은 값을 갖게 된다.
인스턴스 변수는 인스턴스가 생성될 때 마다 생성되므로 인스턴스마다 각기 다른 값을 유지할 수 있지만, 클래스 변수는 모든 인스턴스가 하나의 저장공간을 공유하므로, 항상 공통된 값을 갖는다.
[출처] : http://cafe.naver.com/javachobostudy/33
[추가]
먼저 결론부터 간단히 정리하면 다음과 같습니다.
1.클래스를 설계할 때, 멤버변수 중 모든 인스턴스에 공통적으로 사용해야하는 것에 static을 붙인다.
- 인스턴스를 생성하면, 각 인스턴스들은 서로 독립적이기 때문에 서로 다른 값을 유지한다.
경우에 따라서는 각 인스턴스들이 공통적으로 같은 값이 유지되어야 하는 경우 static을 붙인다.
2. static이 붙은 멤버변수는 인스턴스를 생성하지 않아도 사용할 수 있다.
- static이 붙은 멤버변수(클래스변수)는 클래스가 메모리에 올라갈때 이미 자동적으로 생성되기 때문이다.
3. static이 붙은 메서드(함수)에서는 인스턴스 변수를 사용할 수 없다.
- static이 붙은 메서드는 인스턴스 생성 없이 호출가능한 반면, 인스턴스 변수는 인스턴스를 생성해야만 존재하기 때문에... static이 붙은 메서드(클래스메서드)를 호출할 때 인스턴스가 생성되어있을수도 그렇지 않을 수도 있어서 static이 붙은 메서드에서 인스턴스변수의 사용을 허용하지 않는다.
(반대로, 인스턴스변수나 인스턴스메서드에서는 static이 붙은 멤버들을 사용하는 것이 언제나 가능하다. 인스턴스변수가 존재한다는 것은 static이 붙은 변수가 이미 메모리에 존재한다는 것을 의미하기 때문이다.)
4. 메서드 내에서 인스턴스 변수를 사용하지 않는다면, static을 붙이는 것을 고려한다.
- 메서드의 작업내용중에서 인스턴스 변수를 필요로 한다면, static을 붙일 수 없다.
반대로 인스턴스변수를 필요로 하지 않는다면, 가능하면 static을 붙이는 것이 좋다.
메서드 호출시간이 짧아지기 때문에 효율이 높아진다.
(static을 안 붙인 메서드는 실행시 호출 되어야 할 메서드를 찾는 과정이 추가적으로 필요하기 때문에 시간이 더 걸린다.)
5. 클래스 설계시 static의 사용지침
- 먼저 클래스의 멤버변수중 모든 인스턴스에 공통된 값을 유지해야하는 것이 있는지 살펴보고 있으면, static을 붙여준다.
- 작성한 메서드 중에서 인스턴스 변수를 사용하지 않는 메서드에 대해서 static을 붙일 것을 고려한다.
일반적으로 인스턴스변수와 관련된 작업을 하는 메서드는 인스턴스메서드(static이 안 붙은 메서드)이고 static변수(클래스변수)와 관련된 작업을 하는 메서드는 클래스메서드(static이 붙은 메서드)라고 보면 된다.
다음은 static에 대한 자세한 설명과 예제입니다.
static은 객체지향개념을 이해하는 가장 중요한 첫걸음이니 확실히 알아두셔야 합니다.
<< 다음은 static에 대한 질문에 답변을 달아준 내용을 정리한 겁니다. >>
마린의 최고체력은 static을 붙여야겠죠. 현재체력은 붙이면 안되고요. 모든 마린들의 최고체력은 같으니까요.
현재체력은 마린(인스턴스)마다 다르겠죠.
마린의 공격력 역시 static을 붙여야겠죠? 모든 마린의 공격력은 같아야하니까요.
마린의 공격력을 향상시키는 upgradeWeapon()함수가 있다면 이 함수는 static변수인 마린의 공격력을 향상시키는 일을 한다고 가정하고요. 이 함수에는 static을 붙여야 합니다.
이 함수는 static변수에 대한 작업을 하니까요. 만일 마린의 체력을 소모시키는 steamPack()메서드에는 static을 붙일 수 있을까요? 붙일 수 없습니다.
현재체력을 감소시키는 일을 해야하니까... 인스턴스 변수에 대한 작업을 해야하니까요.
인스턴스라는 것 자체가, 별개의 것이라는 뜻이라고 이해하세요. static은 예외적으로 공통적이라는 의미를 갖습니다.
원칙적으로는 인스턴스들은 서로 개별적인 것이므로 서로 달라야하는데... 공통적으로 관리되어야하는 것에는 static을 붙입니다.
공통적으로 관리되어야하는 값을 static을 붙이지 않고 놔둔다면, 인스턴스마다 다른 값을 가질 가능성(오류의 가능성)이 있죠.
관리도 힘들고요.
클래스는 변수와 함수의 집합입니다.
같은 클래스에 있는 변수와 함수라면, 서로 깊은 관계가 있기 마련이죠...
같은 클래스의 함수는 보통 같은 클래스의 변수를 가지고 작업하는 경우가 많습니다.
여러분이 작성한 메서드가 인스턴스변수에 대한 작업만을 한다면, 인스턴스메서드(static이 안붙은 메서드)로 작성하시면 되고요
메서드가 인스턴스변수에 대한 작업을 하지 않거나, 인스턴스 메서드를 호출하는 경우가 아니라면, static으로 하는 것이 좋습니다.
반드시 그렇게 해야하는 것은 아닙니다.
인스턴스 메서드가 인스턴스를 생성해야만 사용할 수 있는 이유는 바로 이때문입니다.
인스턴스 변수에 대한 작업을 해야하는데... 인스턴스를 만들어야만 비로서 인스턴스 변수를 가지고 작업할 수 있기 때문에 인스턴스를 만들기 전에는 인스턴스 메서드를 호출할 수 없는 겁니다.
반면에 static메서드는 지역변수만으로 작업을 하거나 static변수(필요한 즉시 자동생성)를 가지고 작업을 하기 때문에 인스턴스생성없이도 호출이 가능한 것이지요.
쓰다보니 함수라는 용어와 메서드라는 용어를 섞어서 썼는데 둘다 같은 뜻으로 보시면 됩니다. (다 아시겠지만...^^;)
결론... 여러분들이 클래스를 작성하실때... 멤버변수 중에 인스턴스마다 같은 값을 유지해야하는 경우
(위에서 말하는 마린의 최대체력)에는 static을 붙여서 모든 인스턴스가 같은 값을 공유하도록 합니다.
함수(메서드)의 경우... 함수내에서의 작업에 인스턴스변수가 필요하다면(또는 인스턴스메서드를 호출하는경우)
static을 붙이면 안됩니다. 그 외에는 static을 붙이시는 것이 좋습니다.
static메서드는 컴파일시에 연결(early-binding)되기 때문에, 실행시에 연결(late-binding)되는 인스턴스메서드보다 더 빠릅니다.
early-binding은 컴파일시에 이미 호출될 함수가 결정되기 때문에... 실행시에 어떤 함수를 호출할 것인지 결정하는 시간을 줄일 수 있습니다.
late-binding은 실행시에 클래스타입체크(RTTI, Run-Time Type Identification)를 통해서 호출될 함수를 결정하기 때문에 호출된 함수를 찾는 시간이 더 걸립니다.
실행시 타입을 체크하는 것이 이러한 단점이 있기는 하지만... 객체지향언어의 가장 큰 장점중의 하나인 다형성을 가능하게 한다는 점에서 큰 의미를 가집니다.
[출처] : http://cafe.naver.com/javachobostudy/1667
[출처] : (네이버-자바초보스터디 : http://cafe.naver.com/javachobostudy)
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