자바 static의 의미와 사용법

1. 자바 static 키워드의 개요

자바의 static 키워드는 클래스 멤버를 선언할 때 사용되며, 해당 멤버가 인스턴스에 속하지 않고 클래스에 속하는 것을 의미합니다. 변수, 메소드, 블록 등 여러 부분에 적용될 수 있으며, 특정 인스턴스에 속하는 것이 아니라 클래스 자체에 속하게 됩니다.

클래스 멤버가 static으로 선언되면, 해당 멤버는 프로그램이 실행될 때 자동으로 메모리에 올라가며, 인스턴스를 생성하지 않고도 호출할 수 있습니다. 이는 해당 멤버가 인스턴스의 생성과는 상관 없이 사용될 수 있음을 의미하며, 정적(static)으로 선언된 멤버는 클래스에 속하므로 클래스명.멤버명 형태로 접근할 수 있습니다.

자바에서 static 키워드는 변수, 메소드, 블록 등을 선언할 때 사용되고, 이를 통해 편리한 프로그래밍 구조를 구성할 수 있습니다. 이제부터 static 변수, 메소드, 블록에 대해 상세히 알아보도록 하겠습니다.

2. static 변수의 특징과 사용법

특징

• static 변수는 인스턴스에 속하는 것이 아니라 클래스 자체에 속하기 때문에, 해당 클래스의 모든 인스턴스가 공유합니다.
• 프로그램이 실행될 때 한 번만 생성되며, 모든 인스턴스가 동일한 값을 가집니다.
• static 변수는 메모리의 공유 영역인 static 영역에 저장되어 프로그램 종료 시까지 유지됩니다.

사용법

• static 변수를 선언할 때에는 변수 앞에 "static" 키워드를 붙입니다.
• 초기화는 선언과 동시에 할 수도 있고, static 블록을 통해 초기화할 수도 있습니다.
• static 변수에 접근할 때는 클래스명.변수명 형태로 접근합니다.
• static 변수는 인스턴스 생성 없이도 호출 가능하며 클래스 내부에서만 사용할 수 있습니다.

public class MyClass {
    // static 변수 선언 및 초기화
    public static int count = 0;

    // static 블록을 통한 초기화
    static {
        count = 10;
    }

    public void increaseCount() {
        count++; // static 변수를 인스턴스 메소드에서 사용 가능
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(MyClass.count); // static 변수 호출
        MyClass obj1 = new MyClass();
        MyClass obj2 = new MyClass();
        obj1.increaseCount(); // static 변수 변경
        System.out.println(MyClass.count); // 변경된 static 변수 호출
    }
}

위의 예제에서 count는 static 변수로 선언되어 있으며, 모든 MyClass 인스턴스가 공유하는 변수입니다. 초기값으로 0을 지정하고, static 블록을 통해 값을 10으로 변경하였습니다. increaseCount() 메소드는 인스턴스 메소드이지만, static 변수인 count를 사용할 수 있습니다. main() 메소드에서는 클래스명을 통해 count 값을 출력하고, 객체를 생성하여 increaseCount() 메소드를 호출하여 count 값을 변경한 후 다시 출력합니다. 출력 결과는 10 -> 11로 변경되었음을 확인할 수 있습니다.

3. static 메소드의 특징과 사용법

특징

• static 메소드는 해당 클래스의 인스턴스와는 무관하게 호출할 수 있는 클래스 메소드입니다.
• 인스턴스 생성 없이도 호출할 수 있으므로, 객체 지향 프로그래밍에서 유틸리티 메소드를 구현할 때 주로 사용됩니다.
• static 메소드는 오버라이딩될 수 없으며, 자식 클래스에서 동일한 이름의 static 메소드를 선언할 수 있습니다.
• static 메소드는 this 키워드를 사용할 수 없습니다.

사용법

• static 메소드를 선언할 때에는 메소드 앞에 "static" 키워드를 붙입니다.
• static 메소드 내에서는 static 변수만 직접 접근할 수 있으며, 인스턴스 변수나 메소드는 인스턴스를 생성하여 접근해야 합니다.
• static 메소드 내부에서 다른 static 메소드를 호출할 때에는 클래스명.메소드명 형태로 호출합니다.
• static 메소드는 인스턴스 메소드와 마찬가지로 메소드 오버로딩이 가능합니다.

public class MyMath {
    // static 메소드 선언
    public static int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int result = MyMath.add(3, 5); // static 메소드 호출
        System.out.println(result); // 결과 출력
    }
}

위의 예제에서 add() 메소드는 static 메소드로 선언되어 있으며, 두 개의 정수를 매개변수로 받아서 더한 값을 반환합니다. main() 메소드에서는 클래스명을 통해 add() 메소드를 호출하고, 결과를 출력합니다. 출력 결과는 8이 됩니다. static 메소드는 인스턴스 생성 없이도 호출 가능하므로, 객체를 생성하지 않고도 유틸리티 메소드로 활용할 수 있습니다.

4. static 블록의 역할과 용도

역할

• static 블록은 클래스 초기화 시 정적인 작업을 수행하기 위한 코드 블록입니다.
• 프로그램 실행 시 클래스가 메모리에 로딩될 때 단 한 번 실행되며, 초기화된 값을 static 변수에 할당합니다.
• 클래스 내부에 여러 개의 static 블록이 있을 경우, 선언된 순서대로 실행됩니다.

용도

• static 블록은 주로 static 변수의 초기화나 복잡한 초기화 작업을 수행하는데 사용됩니다.
• static 블록은 메소드 호출 없이도 실행되므로, 복잡한 초기화 작업을 수행하는데 유용합니다.
• 예를 들어, 데이터베이스 연결 설정, 파일 로딩, 외부 API 호출 등의 초기화 작업을 static 블록에서 처리할 수 있습니다.

public class DatabaseConfig {
    public static String DB_URL;
    public static String DB_USERNAME;
    public static String DB_PASSWORD;

    static {
        // 데이터베이스 설정을 초기화
        DB_URL = "jdbc:mysql://localhost:3306/mydb";
        DB_USERNAME = "admin";
        DB_PASSWORD = "password";

        // 데이터베이스 연결 초기화
        try {
            Connection conn = DriverManager.getConnection(DB_URL, DB_USERNAME, DB_PASSWORD);
            // ...
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 파일 로딩 등 복잡한 초기화 작업 수행
        // ...
    }

    public static void main(String[] args) {
      // static 블록에 의해 초기화된 값들을 사용
      System.out.println("DB URL: " + DatabaseConfig.DB_URL);
      System.out.println("DB Username: " + DatabaseConfig.DB_USERNAME);
      System.out.println("DB Password: " + DatabaseConfig.DB_PASSWORD);
    }
}

위의 예제에서는 DatabaseConfig 클래스 내부에 static 블록을 선언하여 데이터베이스 설정을 초기화하고, 데이터베이스에 연결하고, 파일 로딩 등의 초기화 작업을 수행합니다. static 블록은 클래스 로딩 시 단 한 번 실행되므로, main() 메소드에서 static 블록에 의해 초기화된 변수들을 사용하여 출력합니다. 출력 결과는 초기화된 값들이 잘 출력되는 것을 확인할 수 있습니다. static 블록을 사용함으로써 초기화 작업을 간편하게 처리할 수 있으며, 코드의 가독성과 유지보수성을 높일 수 있습니다.

5. 자바 static의 사용 예시 및 장단점

사용 예시

1. 유틸리티 메소드: static 메소드는 인스턴스 생성 없이 호출할 수 있으므로, 유틸리티 메소드를 구현할 때 주로 사용됩니다. 예를 들어, Math 클래스의 abs() 메소드나 Arrays 클래스의 sort() 메소드 등은 static 메소드로 구현되어 있습니다.

int absValue = Math.abs(-10); // 정수의 절댓값을 구하는 유틸리티 메소드
int[] nums = {5, 2, 8, 1};
Arrays.sort(nums); // 배열을 정렬하는 유틸리티 메소드

2. 상수: static 변수는 여러 개의 인스턴스에서 값을 공유하므로, 상수를 선언할 때 많이 사용됩니다. 예를 들어, Math 클래스의 PI나 String 클래스의 EMPTY 문자열은 static final 변수로 선언되어 있습니다.

double circleArea = Math.PI * radius * radius; // 원의 넓이 계산
String str = "Hello";
if (str.equals("")) {
    // ...
}

3. 팩토리 메소드: 인스턴스 생성을 담당하는 factory 메소드는 객체를 생성하고 반환할 때 static 메소드로 구현됩니다. 예를 들어, Calendar 클래스의 getInstance() 메소드는 static 메소드로 현재 날짜와 시간을 가지고 있는 Calendar 객체를 반환합니다.

Calendar cal = Calendar.getInstance(); // 현재 날짜와 시간을 가지는 Calendar 객체를 생성

장단점

장점

• static 멤버는 클래스의 인스턴스 생성 없이 호출할 수 있어, 편리한 접근이 가능합니다.
• 유틸리티 메소드나 상수, 팩토리 메소드 등을 구현할 때 유용하게 사용할 수 있습니다.
• 메모리 낭비 없이 한 번만 초기화되어 클래스 전체에서 공유되는 값들을 다룰 수 있습니다.

단점

• static 멤버가 많아질수록 클래스의 의존성이 높아지고, 복잡도가 증가할 수 있습니다.
• 인스턴스 변수나 메소드를 참조할 수 없어, 객체 지향 프로그래밍의 특성을 제한할 수 있습니다.
• thread-safe하지 않을 수 있으므로, synchronized 예약어를 사용하여 동기화 작업이 필요할 수 있습니다.

정적(static) 멤버의 사용은 편리함과 효율성을 제공하지만, 객체 지향적인 프로그래밍의 원칙을 위배할 수도 있으므로 적절한 상황에서 사용해야 합니다. 유틸리티 메소드와 상수, 팩토리 메소드 등에 적극 활용하여 코드의 가독성과 유지보수성을 높이는 것이 좋습니다.