[JAVA] Static이란?

✅ Static - 클래스의, 공통적인

Static은 단어 그대로는 정적인, 고정된 이라는 의미를 가지지만 객체지향에서의 static은 ‘클래스의’ 또는 ‘공통적인’의 의미를 가지고 있다. static 키워드를 사용하여 static변수와 static 메소드를 만들 수 있는데 다른말로 각각 정적필드와 정적 메소드라고하며 이 둘을 합쳐 정적 멤버라고 한다.

인스턴스 변수는 하나의 클래스로부터 생성되었더라고 각자 다른 값을 유지하지만, static 멤버 변수(클래스변수)는 인스턴스에 관계없이 같은 값을 가진다. static 멤버는 인스턴스에 소속된 멤버가 아니라 클래스에 고정된 멤버이기 때문이다. 그래서 클래스로더가 클래스를 로딩해서 메소드 메모리 영역에 적재할때 클래스 별로 관리된다.

✅ Static 멤버 메모리 영역

Static 키워드를 통해 생성된 정적멤버들은 Heap영역이 아닌 Static영역에 할당된다. Static 영역에 할당된 메모리는 모든 객체가 공유하여 하나의 멤버를 어디서든지 참조할 수 있는 장점을 가지지만 Garbage Collector의 관리 영역 밖에 존재하기에 Static영역에 있는 멤버들은 프로그램의 종료시까지 메모리가 할당된 채로 존재하게 된다. 그렇기에 Static을 너무 남발하게 되면 만들고자 하는 시스템 성능에 악영향을 줄 수 있다.

✅ Static 메서드와 인스턴스 메서드

일반적으로 메서드 앞에 static이 붙어있으면 클래스 메서드 (static 메서드)이고 붙어있지 않으면 인스턴스 메서드로 정의한다. 클래스 메서드는 앞서 언급한것처럼 static 메모리 영역에 저장되기 때문에 객체를 생성하지 않고도 클래스이름.메서드이름(매개변수) 와 같은 형태로 호출이 가능하다. 반면에 인스턴스 메서드는 반드시 객체를 생성해야만 호출할 수 있다.

class Calculator {
  long a,b;

  // 인스턴스 변수 a,b를 사용하기 때문에 매개변수가 필요없다
  long add() { return a+b; }  // a,b는 인스턴스 변수
  long sub() { return a-b; }
  long multi() { return a*b; }
  double div() { return a/b; }

  // 인스턴스 변수와 관계없이 매개변수만으로 작업 가능하다
  static long add(long a, long b) { return a+b; }  // a,b는 지역변수
  static long long sub(long a, long b) { return a-b; }
  static long multi(long a, long b) { return a*b; }
  static double div(long a, long b) { return a/(double)b; }
}


class Main {
  public static void main(String args[]){
    // 클래스 메서드 호출. 인스턴스 생성없이 호출 가능
    System.out.println(Calculator.add(200L,100L);
    System.out.println(Calculator.sub(200L,100L);
    System.out.println(Calculator.multi(200L,100L);
    System.out.println(Calculator.div(200L,100L);

    Calculator cal = new Calculator(); // 인스턴스 생성
    cal.a = 200L;
    cal.b = 200L;
	
	// 인스턴스 메서드는 객체생성후에 호출 가능
    System.out.println(mm.add());
    System.out.println(mm.sub());
    System.out.println(mm.multi());
    System.out.println(mm.div());
  }
}

인스턴스 메서드인 add(), sub(), multi(), div() 는 인스턴스 변수인 a,b로 충분히 작업이 가능하기 때문에 굳이 매개변수를 선언하지 않았다.

반면에 클래스 메서드인 add(long a, long b), sub(long a, long b)등은 인스턴스 변수 없이 매개변수만으로 작업을 수행하기 때문에 static 메서드를 붙여 클래스 메서드로 선언하였다.

그래서 main에서 클래스메서드는 객체호출없이 바로 사용했지만, 인스턴스 메서드는 객체호출을 한뒤 사용한걸 볼 수 있다.

✅ static을 언제 붙여야 할까?

1. 클래스를 설계할 때, 멤버변수 중 모든 인스턴스에 공통으로 사용하는 것에 static을 붙인다. 생성된 각 인스턴스는 서로 독립적이기 때문에 각 인스턴스의 변수는 서로 다른 값을 유지한다. 그러나 모든 인스턴스에서 같은 값이 유지되어야 하는 변수는 static을 붙여서 클래스 변수로 정의해야 한다.

2. 클래스 변수(Static 변수)는 인스턴스를 생성하지 않아도 사용할 수 있다. static이 붙은 변수(클래스 변수)는 클래스가 메모리에 올라갈 때 이미 자동적으로 생성되기 때문이다.

3. 클래스 메서드(Static메서드)는 인스턴스 변수를 사용할 수 없다. 인스턴스 변수는 인스턴스가 반드시 존재해야만 사용할 수 있는데, 클래스메서드는 인스턴스 생성없이 호출가능하므로 클래스 메서드가 호출되었을 때 인스턴스가 존재하지 않을 수도 있다. 그래서 클래스 메서드에서 인스턴스 변수의 사용을 금지한다. 반면에 인스턴스 변수나 인스턴스 메서드에서는 static이 붙은 멤버들을 사용하는 것이 언제나 가능하다. 인스턴스 변수가 존재한다는 것은 static 변수가 이미 메모리에 존재한다는 것을 의미하기 때문이다.

4. 메서드 내에서 인스턴스 변수를 사용하지 않는다면, static을 붙이는 것을 고려한다. 메서드의 작업내용 중에서 인스턴스 변수를 필요로 한다면, static을 붙일 수 없다. 반대로 인스턴스 변수를 필요로 하지 않는다면 static을 붙이자. 메서드 호출시간이 짧아지므로 성능이 향상된다. static을 안붙인 메서드는 실행 시 호출되어야할 메서드를 찾는 과정이 추가적으로 필요하기 때문에 시간이 더 걸린다.