[기술면접 JAVA] 클래스변수와 인스턴스변수 차이점, static 키워드

 

면접 예상 질문지를 살펴보며 클래스변수, 인스턴스변수, 지역변수의 차이점 static 키워드에 대해 다시 한 번 정리해보는 시간을 가져볼까 한다. 

 

선언 위치에 따른 변수의 종류

 

변수는 클래스 변수, 인스턴스 변수, 지역변수 모두 3종류가 있다. 변수의 종류를 결정짓는 중요한 요소는 '변수의 선언 위치' 이므로 변수의 종류를 파악하기 위해서 변수가 어느 영역에 선언되었는지를 확인하는 것이 중요하다. 멤버변수를 제외한 나머지 변수들은 모두 지역변수이며, 멤버변수 중 static이 분은 것을 클래스 변수, 붙지 않은 것을 인스턴스 변수라고 한다. 

 

 

 

1. 인스턴스 변수(instance variable) 

 

: 클래스 영역에 선언되며, 인스턴스를 생성할 때 만들어진다. 그래서 인스턴스 변수(iv)의 값을 읽어 오거나 저장하려면 먼저 인스턴스를 생성해야 한다. 인스턴스마다 별도의 저장 공간을 가지므로 서로 다른 값을 가질 수 있다. 인스턴스마다 고유한 상태를 유지해야하는 속성의 경우, 인스턴스 변수로 선언한다. 

 

 

2. 클래스 변수(class variable)

 

: 클래스 변수를 선언하는 방법은 인스턴스 변수(iv) 앞에 static을 붙이기만 하면 된다. 인스턴스마다 독립적인 저장공간을 갖는 인스턴스 변수와는 달리, 클래스 변수는 모든 인스턴스가 공통된 저장공간(변수)을 공유하게 된다. 한 클래스의 모든 인스턴스들이 공통적인 값을 유지해야하는 속성의 경우, 클래스 변수로 선언해야 한다. ( 예를들어, GUI에서 화면 창을 띄울 때 화면의 height, width 같은 고정적인 값) 

 

클래스 변수는 인스턴스 변수와 달리 인스턴스를 생성하지 않고도 언제라도 바로 사용할 수 있는 특징이 있다. ' 클래스이름.클래스 변수'와 같은 형식으로 사용한다.

 

 

3. 지역변수(local variable) 

 

: 메서드 내에 선언되어 메서드 내에서만 사용 가능하며, 메서드가 종료되면 소멸되어 사용할 수 없게 된다. 메서드, 생성자, 초기화 블럭, 반복문 등등 선언된 블럭 { } 내에서만 사용 가능하다. 

 

 

 

 

클래스 변수와 인스턴스 변수

 

클래스 변수와 인스턴스 변수의 차이를 이해하기 위해 카드를 예로 들어볼까 한다. 카드 클래스를 작성하기 전에 카드를 분석해 속성과 기능을 알아내야 한다. 속성으로는 폭, 높이, 무늬, 숫자 정도가 있다. 이 중 어떤 속성을 클래스 변수로 선언할 것이며, 또 어떤 속성들을 인스턴스 변수로 선언할 것인지 생각해보자.

 

 

 

각 card 들은 자신만의 무늬(kind)와 숫자(number)를 유지하고 있어야 하므로 이들은 인스턴스 변수로 선언하고, 카드의 폭(width)와 높이(height)는 모든 인스턴스가 공통적으로 같은 값을 유지해야 하므로 클래스 변수(static)로 선언하였다. 카드의 폭을 변경해야할 필요가 있을 경우, 한 카드의 width 값만 변경해도 모든 카드의 width 값이 변경되는 셈이다. 

 

인스턴스 변수는 인스턴스가 생성될 때 마다 생성되므로 인스턴스마다 각기 다른 값을 유지할 수 있지만, 클래스 변수는 인스턴스가 하나의 저장공간을 공유하므로, 항상 공통된 값을 갖는다. 

 

 

package ch6_restart;

public class Ex6_3 {
	public static void main(String[] args) {
		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(c1.kind + ", " + c1.number+  ", " +  c1.width + ", "+c1.height);
		System.out.println(c2.kind + ", " + c2.number+  ", " +  c2.width + ", "+c2.height);
		
		c1.width = 90;
		c1.height = 110;
		
		System.out.println("c1의 width, height 변경 후 ");
		System.out.println(c1.kind + ", " + c1.number+  ", " +  c1.width + ", "+c1.height);
		System.out.println(c2.kind + ", " + c2.number+  ", " +  c2.width + ", "+c2.height);
	}

}

class Card{
	
	String kind; //무늬
	int number; //숫자
	
	static int width = 100; //폭
	static int height = 150; //높이
}

 

 

위의 예제를 살펴보면 Card.width와 c1.width, c2.width는 모두 같은 저장공간을 참조하므로 항상 같은 값이다. 하지만 클래스 변수를 사용할 때는 Card.width와 같이 '클래스이름.클래스변수'의 형태로 하는 것이 좋다. why? 클래스 변수를 인스턴스 변수로 오해할 수 있기 때문에. 

 

 

 

static 메서드와 인스턴스 메서드

 

클래스(static) 변수와 인스턴스 변수의 차이점에 대해 알아봤다면 static 메서드와 인스턴스 메서드에 대해서도 알아보자. 변수에서 그랬던 것과 같이 메서드 앞에 static이 붙어있으면 클래스 메서드이고 붙어있지 않으면 인스턴스 메서드이다. 클래스 메서드도 클래스 변수처럼, 객체를 생성하지 않고도 '클래스이름.메서드이름(매개변수)'와 같은 식으로 호출이 가능하다. 반면에 인스턴스 메서드는 반드시 객체를 생성해야만 호출할 수 있다. 

 

그렇다면 클래스를 정의할 때, 어느 경우에 static을 사용해서 클래스 메서드를 정의해야 할까? 클래스는 '데이터(변수)와 데이터에 관련된 메서드 집합' 이므로, 같은 클래스 내에 있는 메서드와 멤버변수는 아주 밀접한 관계가 있다.

 

인스턴스 메서드는 인스턴스 변수와 관련된 작업을 하는, 즉) 메서드의 작업을 수행하는데 인스턴스 변수를 필요로 하는 메서드이다. 그런데 인스턴스 변수는 인스턴스(객체)를 생성해야만 만들어지므로 인스턴스 메서드 역시 인스턴스를 생성해야만 호출할 수 있는 것이다. 반면에 메서드 중에서 인스턴스와 관계없는 메서드를 클래스 메서드(static 메서드)로 정의한다. 

 

 

★정리 static을 언제 붙여야 할까?

 

1. 클래스를 설계할 때, 멤버변수 중 모든 인스턴스에 공통으로 사용하는 것에 static을 붙인다.

: 생성된 각 인스턴스는 서로 독립적이기 때문에 각 인스턴스 변수(iv)는 서로 다른 값을 유지한다. 그러나 모든 인스턴스에서 같은 값이 유지되어야 하는 변수는 static을 붙여 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(static)는 인스턴스 변수를 사용할 수 없다.

: 인스턴스변수는 인스턴스가 반드시 존재해야만 사용할 수 있는데, 클래스메서드(static 이 붙은 메서드)는 인스턴스 생성 없이 호출 가능하므로 클래스 메서드가 호출되었을 때 인스턴스가 존재하지 않을 수 있다. 그래서 클래스 메서드에서 인스턴스변수의 사용을 금지한다. 

 

4. 메서드 내에서 인스턴스 변수를 사용하지 않는다면, static을 붙이는 것을 고려한다.

: 메서드 호출시간이 짧아지므로 성능이 향상된다.