Java의 final, static 키워드

의존성 주입과 final 키워드의 관계를 알아보다가, final 키워드에 대한 내용을 찾아보게 되었다. final 키워드와 함께 static 키워드에 대해서도 알아보면서 알게 된 내용을 정리해 작성해보았다 😉

final 키워드, static 키워드에 대해 각각 알아보고 두 키워드를 함께 쓸 때의 이점도 함께 알아보자!

final 키워드

final 키워드는 변수, 메서드, 클래스에 사용될 수 있고, 선언된 대상의 변경을 금지한다. final 키워드를 사용하여 코드의 안정성과 예측 가능성을 높이고, 의도치 않은 변경으로부터 보호할 수 있다.

1. final 변수

• 해당 변수는 값이 초기화된 후 값을 변경할 수 없다. 즉, 상수가 되어 값의 변경이 불가능해진다.
• 프로그램 실행 도중 예상치 못한 값의 변경을 막고, 코드 안정성을 높인다.

2. final 메서드

• 해당 메서드는 하위 클래스에서 재정의(override)할 수 없다. 즉, 메서드의 구현이 최종이 되어, 하위 클래스에서 변경할 수 없게 된다.
• 부모 클래스의 특정 변경 동작을 못하게 해 코드의 예측 가능성을 높이고, 설계 의도를 명확히 전달하는 데 도움을 준다.

3. final 클래스

• 해당 클래스는 다른 클래스에서 상속받을 수 없다.
• 클래스의 확장을 방지하고, 불변성을 유지하고, 보안과 성능을 향상시킨다.
  ( ex 자바의 String 클래스는 final로 선언되어 이를 상속하거나 변경할 수 없다. )

즉, 변경되지 않아야 할 요소에는 final 키워드를 사용하는 것이 좋다!

static 키워드

static 키워드는 클래스 멤버인 변수, 메서드에 적용될 수 있다. 클래스가 로드될 때 단 한 번만 메모리에 할당되고, 이후 생성되는 모든 인스턴스에서 공유된다. 그래서 상수값이나, 공유해야 할 자원을 관리할 때 사용하면 유용하다.

1. static 변수
   • 클래스 변수 라고도 부르며, 클래스의 인스턴스 간 데이터를 공유할 때 사용한다.
   • 클래스가 처음 로드될 때 메모리에 할당되고, 클래스의 인스턴스가 생성되기 전에 이미 메모리에 존재하게 된다. 그래서 인스턴스가 생성되기 전에도 접근이 가능하며, 클래스명을 통해 접근할 수 있다. (ex. MyClass.count)
   • 하나의 인스턴스에서 static 변수 값을 변경하면, 해당 변수를 사용하는 여러 인스턴스에 영향을 미치기 때문에 주의해서 사용해야 한다. (모든 인스턴스에서 해당 변수를 공유하기 때문에!)

    class MyClass {
        static int count = 0;
        // ...
    }
       
    // MyClass의 인스턴스를 생성하지 않고도 정적 변수 count에 접근 가능
    MyClass.count++;
   

2. static 메서드
   • 클래스가 로드될 때, 메모리의 메서드 영역에 적재된다. 그래서 객체의 인스턴스와 상관 없이 클래스 수준에서 메서드를 호출할 수 있다.
       메모리의 메서드 영역 (Method Area)

     • JVM이 시작될 때 생성되는 공간으로, 바이트 코드(.class)를 처음 메모리 공간에 올릴 때 초기화되는 대상을 저장하기 위한 메모리 공간이다.
     • JVM이 동작하고 클래스가 로드될 때 적재되어 프로그램이 종료될 때까지 저장된다.
     • 모든 스레드가 공유하는 영역이며, 정적 필드와 클래스 구조에 대한 정보를 가진다.
   • 객체의 상태를 변경하지 않고, 인자로 주어진 값만을 처리하는 경우에 주로 사용한다.
   • 클래스를 통해 직접 호출할 수 있어, 인스턴스 생성 없이 사용할 수 있다. (그래서 인스턴스 변수에 접근할 수 없고 static 변수나 다른 static 메소드에만 접근 가능하다.)
   • 유틸리티 함수나 상태가 없는 메서드를 구현할 때 주로 사용한다.

    class PrintUtil {
        static void printMessage(String message) {
            System.out.println(message);
        }
    }
       
    // 인스턴스를 생성하지 않고도 정적 메서드 호출 가능
    PrintUtil.printMessage("Hello, World!");
   

3. static 블록
   • 클래스가 처음 로드될 때 실행되는 코드 블록이다.
   • 클래스 변수의 초기화나 복잡한 초기화 로직을 수행할 때 사용한다.

    class MyClass {
        static {
            // 정적 초기화 블록
            System.out.println("MyClass is being loaded.");
            // 클래스 변수 초기화 등의 작업 수행
        }
    }
   

인스턴스 객체를 통해 static 메서드에 접근해도 괜찮을까?!

갑자기 든 생각! 만약 static 메서드를 클래스명.메서드명()으로 접근하지 않고, 인스턴스를 생성해 해당 객체의 메서드를 호출하도록 하면 어떻게 될까?!

Java에서 static 메서드는 인스턴스 객체를 통해 호출하는 것도 가능하지만, 클래스명으로 접근하는 것을 권장한다.

class MyClass {
    static void staticMethod() {
        System.out.println("Static method called.");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 클래스명을 통한 호출 (권장)
        MyClass.staticMethod();

        // 인스턴스 객체를 통한 호출 (권장하지 않음)
        MyClass obj = new MyClass();
        obj.staticMethod(); // 컴파일러 경고 없이 동작
    }
}

위 코드를 살펴보면, static 메서드를 인스턴스 객체를 통해 호출해도 컴파일러에서 아무런 경고를 주지 않는다. 실행 시에도 정상적으로 동작한다.

인스턴스 객체를 통해 호출하더라도, 실제로는 내부적으로 클래스를 통해 호출하는 방식으로 동작한다. (obj.staticMethod()가 MyClass.staticMethod()와 동일하게 동작하는 것!)

static키워드와 final 키워드 함께 사용하기

static과 final 키워드는 함께 사용하면 더 큰 효과를 발휘하는데, 적절한 상황에서 활용한다면 코드의 안정성과 재사용성을 높이는데 도움이 된다.

static final 변수를 예로 들어보자.

클래스의 상수이고, 모든 인스턴스에서 공유되며 변경할 수 없는 값이다. 이는 프로그램 전체에서 공유되면서 일관된 값을 가져야할 때 유용하다. (ex. 수학의 파이(π) 값이나, 환경 설정에서의 최대 파일 크기 등)

참고

• https://f-lab.kr/insight/understanding-java-static-final?gad_source=1