9. 클래스 멤버(Class Member)

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1. 키워드

• 필드(Field)
• 클래스 변수(Static Variable), 인스턴스 변수(Instance Variable), 지역 변수(Local Variable)
• 메서드(Method)
• 클래스 메서드(Static Method), 인스턴스 메서드(Instance Method)
• 초기화 블록(Initialization Block)
• 클래스 초기화 블록(Static Initialization Block), 인스턴스 초기화 블록(Instance Initialization Block)

2. 필드(Field)의 구분

• 클래스의 필드란 클래스에 포함된 변수(Variable)를 의미한다.
• 클래스 내에서 필드는 선언된 위치에 따라 다음과 같이 구분된다.

1] 클래스 변수(Static Variable)

2] 인스턴스 변수(Instance Variable)

3] 지역 변수(Local Variable)

class Car {

 static int modelOutpu; // 클래스 변수
 String modelName; // 인스턴스 변수

 void method() {
  int something = 10; // 지역 변수
 }
}

• 클래스 변수와 인스턴스 변수는 초기화를 하지 않아도 변수의 타입에 맞게 자동으로 초기화될 것이다.
• 하지만 지역 변수는 사용하기 전에 초기화하지 않으면, 자바 컴파일러가 오류를 발생시킨다.

• 자바에서 클래스 변수와 인스턴스 변수의 초깃값은 다음과 같다.

변수의 타입	초깃값
char	'\u0000'
byte, short, int	0
long	0L
float	0.0F
double	0.0 또는 0.0D
boolean	false
배열, 인스턴스	null

1) 클래스 변수와 인스턴스 변수

• 클래스 영역에 위치한 변수 중에서 static 키워드를 가지는 변수를 클래스 변수(Static Variable)라고 한다.
• 그리고 클래스 영역에 위치한 변수 중 static 키워드를 가지지 않는 변수를 인스턴스 변수(Instance Variable)라고 한다.
• 또한, 메서드나 생성자, 초기화 블록 내에 위차한 변수를 지역 변수(Local Variable)라고 한다.
• 이렇게 선언된 위치에 따라 구분되는 변수는 생성 및 소멸 시기, 저장되는 메모리 공간과 사용 방법까지도 서로 다르다.

변수	생성 시기	소멸 시기	저장 메모리	사용 방법
클래스 변수	클래스가 메모리에 올라갈 때	프로그램이 종료될 때	메서드 영역	클래스이름.변수이름
인스턴스 변수	인스턴스가 생성될 때	인스턴스가 소멸할 때	힙 영역	인스턴스이름.변수이름
지역 변수	블록 내에서 변수의 선언문이 실행될 때	블록을 벗어날 때	스택 영역	변수이름

• 클래스 변수는 인스턴스를 생성하지 않고도 바로 사용할 수 있다.
• 따라서 이러한 클래스 변수를 공유 변수(Shared Variable)라고도 한다.
• 이러한 클래스 변수는 해당 클래스의 모든 인스턴스가 공유해야 하는 값을 유지하기 위해 사용된다.
• 반면에 인스턴스 변수는 인스턴스마다 가져야 하는 고유한 값을 유지하기 위해 사용된다.

• 다음 예제는 클래스에 여러 가지 종류의 변수를 생성하고 참조하는 예제이다.

class Field {

  static int classVar = 10; // 클래스 변수
  int instanceVar = 20; // 인스턴스 변수
}

class Test {

  public static void main(String[] args) {
    int var = 30; // 지역 변수
    System.out.println(var); // 30

    Field myField1 = new Field();
    Field myField2 = new Field();

    System.out.println(Field.classVar); // 10
    System.out.println(myField1.classVar); // 10
    System.out.println(myField2.classVar); // 10

    myField1.classVar = 100;

    System.out.println(Field.classVar); // 100
    System.out.println(myField1.classVar); // 100
    System.out.println(myField2.classVar); // 100

    System.out.println(myField1.instanceVar); // 20
    System.out.println(myField2.instanceVar); // 20

    myField1.instanceVar = 200;

    System.out.println(myField1.instanceVar); // 200
    System.out.println(myField2.instanceVar); // 20
  }
}

• 위의 예제를 통해 클래스 변수는 생성된 모든 인스턴스가 같은 값을 공유하는 것을 확인할 수 있다.
• 하지만 인스턴스 변수는 각 인스턴스마다 고유한 값을 가지는 것을 확인할 수 있다.

3. 메서드(Method)의 구분

• 클래스의 메서드란 어떠한 작업을 수행하기 위한 명령문의 집합이라고 할 수 있다.
• 클래스 내에서 메서드는 static 키워드의 여부에 따라 다음과 같이 구분된다.

1] 클래스 메서드(Static Method)

2] 인스턴스 메서드(Instance Method)

class Car {

  boolean door; // 인스턴스 변수

  void openDoor() { // 인스턴스 메서드
    door = true;
  }

  static boolean toggleDoor(boolean d) { // 클래스 메서드
    return !d;
  }
}

1) 클래스 메서드와 인스턴스 메서드

• 위와 같이 static 키워드를 가지는 메서드를 클래스 메서드(Static Method)라고 한다.
• 또한, static 키워드를 가지지 않는 메서드를 인스턴스 메서드(Instance Method)라고 한다.
• 클래스 메서드는 클래스 변수와 마찬가지로 인스턴스를 생성하지 않고도 바로 사용할 수 있다.
• 따라서 클래스 메서드는 메서드 내부에서 인스턴스 변수를 사용할 수 없다.
• 그러므로 메서드 내부에서 인스턴스 변수나 인스턴스 메서드를 사용하지 않는 메서드를 클래스 메서드로 정의하는 것이 일반적이다.

• 다음 예제는 클래스의 메서드를 종류별로 생성하고 접근하는 예제이다.

class Method {

  int a = 10, b = 20; // 인스턴스 변수

  int add() { // 인스턴스 메서드
    return a + b;
  }

  static int add(int x, int y) { // 클래스 메서드
    return x + y;
  }
}

class Test {

  public static void main(String[] args) {
    System.out.println(Method.add(20, 30)); // 50

    Method myMethod = new Method();
    System.out.println(myMethod.add()); // 30
  }
}

• 위의 예제처럼 클래스 메서드는 인스턴스 변수를 사용하지 않고, 전달된 매개변수만으로 동작하는 메서드이다.

4. 초기화 블록(Initialization Block)

1) 필드의 초기화

• 자바에서 필드는 초기화하지 않아도 변수의 타입에 맞게 초깃값으로 자동으로 초기화된다.
• 하지만 지역 변수와 마찬가지로 적절한 값으로 초기화한 후에 사용하는 것이 좋다.
• 이러한 필드는 지역 변수와는 달리 여러 가지 방법으로 초기화할 수 있다.
• 자바에서는 필드를 초기화하기 위해 다음과 같은 방법들을 제공한다.

1] 명시적 초기화

2] 생성자를 이용한 초기화

3] 초기화 블록을 이용한 초기화

• 명시적 초기화는 지역 변수를 초기화하는 방법과 마찬가지로 필드를 선언과 동시에 초기화하는 방법이다.

class Field {

 static int classVar = 10; // 클래스 변수의 명시적 초기화
 int instanceVar = 20; // 인스턴스 변수의 명시적 초기화
}

• 생성자를 이용한 초기화는 객체의 생성과 동시에 필드를 초기화하는 방법이다.
• 따라서 생성자를 이용한 초기화는 인스턴스를 생성할 때까지 필드를 초기화할 수 없다.

2) 초기화 블록

• 필드를 초기화하는 마지막 방법으로는 자바에서 제공하는 초기화 블록을 이용하는 방법이 있다.
• 초기화 블록이란 클래스 필드의 초기화만을 담당하는 중괄호로 둘러싸인 블록을 의미한다.
• 초기화 블록은 생성자보다 먼저 호출되며, static 키워드의 유무에 따라 다음과 같이 구분할 수 있다.

1] 인스턴스 초기화 블록(Instance Initialization Block)

2] 클래스 초기화 블록(Static Initialization Block)

• 이러한 초기화 블록에는 다양한 명령문 및 제어문을 사용할 수 있으므로, 복잡한 초기화를 해야할 경우 유용하게 사용된다.

(1) 인스턴스 초기화 블록

• 인스턴스 초기화 블록은 단순히 {}(중괄호)만을 사용하여 정의할 수 있다.
• 이러한 인스턴스 초기화 블록은 생성자와 마찬가지로 인스턴스가 생성될 때마다 실행된다.
• 하지만 언제나 인스턴스 초기화 블록이 생성자보다 먼저 실행된다.
• 생성자와 인스턴스 초기화 블록의 차이는 거의 없으므로 인스턴스 초기화 블록은 잘 사용되지 않는다.
• 단, 여러 개의 생성자가 있으면 모든 생성자에서 공통으로 수행되어야 할 코드를 인스턴스 초기화 블록에 포함하여 코드의 중복을 막을 수 있다.

• 다음 예제는 인스턴스 초기화 블록을 이용하여 여러 생성자에서 공통된 부분을 분리하는 예제이다.

class Car {

  private String modelName;
  private int modelYear;
  private String color;
  private int maxSpeed;
  private int currentSpeed;

  { // 인스턴스 초기화 블록
    this.currentSpeed = 0;
  }

  Car() {}

  Car(String modelName, int modelYear, String color, int maxSpeed) {
    this.modelName = modelName;
    this.modelYear = modelYear;
    this.color = color;
    this.maxSpeed = maxSpeed;
  }

  public int getSpeed() {
    return currentSpeed;
  }
}

class Test {

  public static void main(String[] args) {
    Car myCar = new Car(); // 인스턴스 생성

    System.out.println(myCar.getSpeed()); // 인스턴스 메서드 호출
  }
}

// 0

(2) 클래스 초기화 블록

• 클래스 초기화 블록은 인스턴스 초기화 블록에 static 키워드를 추가하여 정의할 수 있다.
• 이러한 클래스 초기화 블록은 클래스가 처음으로 메모리에 로딩될 때 단 한 번만 실행된다.
• 클래스 초기화 블록은 생성자나 인스턴스 초기화 블록으로는 수행할 수 없는 클래스 변수의 초기화를 수행할 때 사용된다.

• 다음 예제는 클래스 초기화 블록을 이용하여 클래스 변수를 초기화하는 예제이다.

class InitBlock {

  static int classVar; // 클래스 변수
  int instanceVar; // 인스턴스 변수

  static { // 클래스 초기화 블록을 이용한 초기화
    classVar = 10;
  }
}

class Test {

  public static void main(String[] args) {
    System.out.println(InitBlock.classVar); // 클래스 변수에 접근
  }
}

// 10

3) 필드의 초기화 순서

• 클래스의 필드는 앞서 살펴본 것과 같이 다양한 방법으로 초기화할 수 있다.
• 따라서 같은 필드가 여러 번 초기화될 가능성이 있다.
• 자바에서 필드는 다음과 같은 순서로 초기화된다.

1] 클래스 변수: 기본값 → 명시적 초기화 → 클래스 초기화 블록

2] 인스턴스 변수: 기본값 → 명시적 초기화 → 인스턴스 초기화 블록 → 생성자

• 다음 예제는 클래스 변수와 인스턴스 변수가 초기화되는 순서를 보여주는 예제이다.

class InitBlock {

  static int classVar = 10; // 클래스 변수의 명시적 초기화
  int instanceVar = 10; // 인스턴스 변수의 명시적 초기화

  static { // 클래스 초기화 블록을 이용한 초기화
    classVar = 20;
  }

  { // 인스턴스 초기화 블록을 이용한 초기화
    instanceVar = 20;
  }

  InitBlock() { // 생성자를 이용한 초기화
    instanceVar = 30;
  }
}

class Test {

  public static void main(String[] args) {
    System.out.println(InitBlock.classVar); // 20
    InitBlock myInit = new InitBlock();
    System.out.println(myInit.instanceVar); // 30
  }
}

• 위의 예제처럼 같은 필드를 여러 번 초기화하면, 제일 마지막으로 초기화한 값만이 남게 된다.

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References

• http://tcpschool.com/java/intro