[Java] Static

1. Static이란??

Static 키워드를 선언하게 되면 사용할 때만 메모리에 할당하고, 사용 안 할 때는 제거되는 일반 선언들과 달리 프로그램이 종료될 때 까지 메모리에 할당되어 있는 것을 의미합니다.

 

그렇기 때문에 우리가 Static으로 선언한 것들은 따로 생성하지 않고 가져다 사용할 수 있는 것입니다.

 

그렇다면 우리가 흔히 사용하는 Static 변수와 Static 메소드들은 어떤 작동원리를 가지고, 어떤 차이점이 존재하는지 알아보도록 하겠습니다.

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2. Static 변수

Static 변수는 클래스 수준에서 선언되며, 인스턴스와 관계없이 모든 객체가 동일한 메모리 공간을 공유합니다. Static 변수는 클래스가 메모리에 로드될 때 한 번만 초기화되며, 프로그램이 종료될 때까지 메모리에 유지됩니다.

Static 변수의 특징

1. 공유 메모리
Static 변수는 클래스 로더가 클래스를 로드할 때 메모리에 할당되며, 해당 클래스의 모든 인스턴스가 이 변수를 공유합니다. 따라서 인스턴스마다 별도의 값을 가지지 않고, 모든 인스턴스가 동일한 값을 참조합니다.

 

2. 클래스 이름으로 접근 가능
Static 변수는 객체를 생성하지 않고, 클래스 이름을 통해 직접 접근할 수 있습니다.

 

3. 메모리 효율성
여러 객체에서 공통으로 사용하는 데이터를 Static 변수로 선언하면, 각 객체가 별도의 메모리를 할당받지 않으므로 메모리 효율성을 높일 수 있습니다.

 

4. 초기화 시점
Static 변수는 프로그램 실행 시점에 클래스가 메모리에 로드될 때 초기화됩니다. 한 번만 초기화되며, 이후 변경된 값은 프로그램 종료 시점까지 유지됩니다.

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Static 변수 사용 사례

1. 공유 데이터 관리
객체생성과 관계없이 데이터를 공유하고 싶다면 Static변수를 사용하여 관리할 수 있습니다.

 

2. 상수 선언

변하지 않는 상수 값을 정의할 때 Static 변수를 final 키워드와 함께 사용하여 메모리 낭비를 줄일 수 있습니다.

public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
    implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {
    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
    static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
}

3. 유틸리티 클래스에서 공용 변수 사용
특정 설정 값이나 공용 데이터를 유틸리티 클래스에 Static 변수로 선언해 다른 클래스에서 쉽게 접근하도록 합니다.

public final class StandardCharsets {
    private StandardCharsets() {
        throw new AssertionError("No java.nio.charset.StandardCharsets instances for you!");
    }
    public static final Charset US_ASCII = sun.nio.cs.US_ASCII.INSTANCE;
    public static final Charset ISO_8859_1 = sun.nio.cs.ISO_8859_1.INSTANCE;
    public static final Charset UTF_8 = sun.nio.cs.UTF_8.INSTANCE;
    public static final Charset UTF_16BE = new sun.nio.cs.UTF_16BE();
    public static final Charset UTF_16LE = new sun.nio.cs.UTF_16LE();
    public static final Charset UTF_16 = new sun.nio.cs.UTF_16();
}

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3. Static 메소드

Static 메소드는 객체를 생성하지 않고도 호출할 수 있는 클래스 수준의 메소드입니다. Static 변수와는 다르게 메소드는 로직을 정의하며, Static 키워드로 선언된 메소드는 클래스의 모든 객체가 동일한 동작을 공유합니다.

Static 메소드의 특징

1. 객체 없이 호출 가능
Static 메소드는 클래스 이름으로 호출할 수 있습니다.

 

2. Static 변수와 연동 가능
Static 메소드는 같은 클래스에 선언된 Static 변수에 직접 접근할 수 있습니다.

 

3. 인스턴스 멤버 사용 불가
Static 메소드 내에서는 클래스의 인스턴스 변수나 인스턴스 메소드를 직접 사용할 수 없습니다. 이는 Static 메소드가 클래스 수준에서 동작하기 때문입니다. 인스턴스 멤버를 사용하려면 해당 메소드에서 객체를 생성하거나 참조를 전달받아야 합니다.

 

4. 상속과 재정의 제한
Static 메소드는 상속받은 클래스에서 오버라이드(재정의)할 수 없습니다. 하지만 동일한 이름으로 정의해 숨길 수는 있습니다.

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Static 메소드 사용 사례

1. 유틸리티 메소드 제공
자주 사용되는 공용 로직들을 Static 메소드로 정의해 간편하게 호출할 수 있습니다.

 

2. 팩토리 메소드 구현
특정 객체를 생성하는 로직을 Static 메소드로 제공할 수 있습니다.

 

3. 프로그램의 진입점
Java 프로그램은 main 메소드를 Static으로 선언하여, 객체를 생성하지 않고 프로그램의 실행을 시작합니다.

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello World");
    }
}