6. 클래스와 객체2

this 예약어

1. 자신의 메모리를 가리키는 this

클래스 코드에서 사용하는 this: 생성된 인스턴스 자신을 가리키는 예약어

package thisex;

class BirthDay {
	int day;
	int month;
	int year;
	
	public void setYear(int year) {
		this.year = year;
	}
	
	public void printThis() {
		System.out.println(this);
	}
}

public class ThisExample {
	public static void main(String[] args) {
		BirthDay bDay = new BirthDay();
		bDay.setYear(2000);
		System.out.println(bDay); // thisex.BirthDay@50040f0c
		bDay.printThis(); // thisex.BirthDay@50040f0c
	}
}

클래스 내의 this

2. 생성자에서 다른 생성자를 호출하는 this

클래스에 생성자가 여러 개 있을 때 생성자에서 다른 생성자를 호출할 때 this를 사용함

package thisex;

class Person {
	String name;
	int age;
	
	Person() {
		this("이름 없음",1); // this를 사용해 Person(String, int) 생성자 호
	}
	
	Person(String name, int age) {
		this.name = name;
		this.age = age;
	}
}

public class CallAnotherConst {
	public static void main(String[] args) {
		Person noName = new Person();
		System.out.println(noName.name); // 이름 없음
		System.out.println(noName.age); // 1
	}
}

• this를 사용해 생성자를 호출하는 코드 이전에 다른 코드를 넣을 수 없음! 즉, this를 활용한 문장이 가장 먼저 와야 함

3. 자신의 주소를 반환하는 this

생성된 클래스 자신의 주소 값을 this를 사용해 반환할 수 있음

package thisex;

class Person {
	String name;
	int age;
	
	Person() {
		this("이름 없음",1); // this를 사용해 Person(String, int) 생성자 호
	}
	
	Person(String name, int age) {
		this.name = name;
		this.age = age;
	}
	
	// 반환형은 클래스형
	Person returnItSelf() {
		return this; // this 반
	}
}

public class CallAnotherConst {
	public static void main(String[] args) {
		Person noName = new Person();
		System.out.println(noName.name); // 이름 없음
		System.out.println(noName.age); // 1
		
		Person p = noName.returnItSelf(); // this 값을 클래스 변수에 대입
		System.out.println(p); // noName.returnItSelf()의 반환 값 출력, thisex.Person@f6f4d33
		System.out.println(noName); // 참조 변수 출력, thisex.Person@f6f4d33
	}
}

---

객체 간 협력

ex) 학생, 버스, 지하철 세 객체를 만들고, 학생이 버스나 지하철을 타고 학교에 가는 것 만들기

package cooperation;

// 학생 클래스 구현 
public class Student {
	public String studentName; // 학생 이름 
	public int grade; // 학년 
	public int money; // 학생이 가지고 있는 돈 
	
	public Student(String studentName, int money) {
		this.studentName = studentName;
		this.money = money;
	}
	
	// 학생이 버스를 타면 1,000원을 지불하는 기능 구현 메서드 
	public void takeBus(Bus bus) {
		bus.take(1000);
		this.money -= 1000;
	}
	
	// 학생이 지하철을 타면 1,500원을 지불하는 기능 구현 메서드
	public void takeSubway(Subway subway) {
		subway.take(1500);
		this.money -= 1500;
	}
	
	public void showInfo() {
		System.out.println(studentName + "님의 남은 돈은" + money + "입니다.");
	}
}

package cooperation;

// 버스 클래스 구현
public class Bus {
	int busNumber; // 버스 번호
	int passengerCount; // 승객 수
	int money; // 버스 수입
	
	public Bus(int busNumber) {
		this.busNumber = busNumber;
	}
	
	public void take(int money) {
		this.money += money; // 버스 수입 증가
		passengerCount++; // 승객 수 증가
	}
	
	public void showInfo() {
		System.out.println("버스 " + busNumber + "번의 승객은 " + passengerCount + "명이고, 수입은 " + money + "입니다.");
	}
}

package cooperation;

// 지하철 클래스 구현
public class Subway {
	String lineNumber; // 지하철 노선
	int passengerCount; // 승객 수
	int money; // 수입액
	
	public Subway(String lineNumber) {
		this.lineNumber = lineNumber;
	}
	
	public void take(int money) {
		this.money += money; // 수입 증가
		passengerCount++; // 승객 수 증가
	}
	
	public void showInfo() {
		System.out.println(lineNumber + "의 승객은 " + passengerCount + "명이고, 수입은 " + money + "입니다.");
	}
}

package cooperation;

public class TakeTrans {

	public static void main(String[] args) {
		Student studentJames = new Student("James", 5000);
		Student studentTomas = new Student("Tomas", 10000);
		
		Bus bus100 = new Bus(100);
		studentJames.takeBus(bus100); // james가 100번 버스를 탐
		studentJames.showInfo(); // James님의 남은 돈은4000입니다.
		bus100.showInfo(); // 버스 100번의 승객은 1명이고, 수입은 1000입니다.
		
		Subway subwayGreen = new Subway("2호선");
		studentTomas.takeSubway(subwayGreen); // tomas가 2호선을 탐
		studentTomas.showInfo(); // Tomas님의 남은 돈은8500입니다.
		subwayGreen.showInfo(); // 2호선의 승객은 1명이고, 수입은 1500입니다.
	}

}

---

static 변수

static 변수는 정적 변수임

static 자료형 변수이름;

• static 변수는 클래스 내부에 선언하지만, 다른 멤버 변수처럼 인스턴스가 생성될 때마다 새로 생성되는 변수가 아님
• static 변수는 프로그램이 실행되어 메모리에 올라갔을 때 딱 한 번 메모리 공간이 할당되고, 그 값은 모든 인스턴스가 공유함
• static으로 선언한 변수는 인스턴스 생성과 상관없이 먼저 생성되고 그 값을 모든 인스턴스가 공유하게 되어 static 변수를 '클래스 변수'라고도 함

package staticex;

public class Student {
	public static int serialNum = 1000; // static 변수는 인스턴스 생성 상관없이 먼저 생성됨
	public int studentID;
	public String studentName;
	public int grade;
	public String address;
	
	public String getStudentName() {
		return studentName;
	}
	
	public void setStudentName(String name) {
		studentName = name;
	}
}

package staticex;

public class StudentTest1 {

	public static void main(String[] args) {
		Student studentLee = new Student();
		studentLee.setStudentName("이지원");
		System.out.println(studentLee.serialNum); // serialNum 변수의 초기값 출력, 1000
		studentLee.serialNum++; // static 변수 값 증가
		
		Student studentKim = new Student();
		studentKim.setStudentName("김철수");
		System.out.println(studentKim.serialNum); // 1001
		System.out.println(studentLee.serialNum); // 1001
	}
}

 

위 코드에서 static으로 선언한 serialNum 변수는 모든 인스턴스가 공유하기 때문에, 두 개의 참조 변수가 동일한 변수의 메모리를 가리킴

클래스 변수

static 변수는 인스턴스 생성과 별개이므로 인스턴스보다 먼저 생성됨. 따라서 인스턴스가 아닌 클래스 이름으로도 참조하여 사용할 수 있음

package staticex;

public class Student {
	public static int serialNum = 1000; // static 변수는 인스턴스 생성 상관없이 먼저 생성됨
	public int studentID;
	public String studentName;
	public int grade;
	public String address;
	
	public Student() {
		serialNum++; // 학생이 생성될 때마다 증가
		studentID = serialNum; // 증가된 값을 학번 인스턴스 변수에 부여
	}
	
	public String getStudentName() {
		return studentName;
	}
	
	public void setStudentName(String name) {
		studentName = name;
	}
}

package staticex;

public class StudentTest1 {

	public static void main(String[] args) {
		Student studentLee = new Student();
		studentLee.setStudentName("이지원");
		System.out.println(Student.serialNum); // 1001
		
		Student studentKim = new Student();
		studentKim.setStudentName("김철수");
		System.out.println(Student.serialNum); // 1002
	}
}

클래스 메서드

static 변수를 위한 메서드를 static 메서드, 클래스 메서드라고 함

package staticex;

public class Student {
	private static int serialNum = 1000; // private 변수로 변경
	public int studentID;
	public String studentName;
	public int grade;
	public String address;
	
	public Student() {
		serialNum++; // 학생이 생성될 때마다 증가
		studentID = serialNum; // 증가된 값을 학번 인스턴스 변수에 부여
	}
	
	public String getStudentName() {
		return studentName;
	}
	
	public void setStudentName(String name) {
		studentName = name;
	}
	
	public static int getSerialNum() {
		int i = 10;
		return serialNum;
	}
	
	public static void setSerialNum(int serialNum) {
		Student.serialNum = serialNum;
	}
}

package staticex;

public class StudentTest1 {

	public static void main(String[] args) {
		Student studentLee = new Student();
		studentLee.setStudentName("이지원");
		System.out.println(Student.getSerialNum()); // 1001
		System.out.println(studentLee.studentName + " 학번:" + studentLee.studentID);
		
		Student studentKim = new Student();
		studentKim.setStudentName("김철수");
		System.out.println(Student.getSerialNum()); // 1002
		System.out.println(studentKim.studentName + " 학번:" + studentKim.studentID);
	}
}

 

위 코드처럼 static 변수를 private으로 선언해 해당 변수를 직접 참조하지 않고 메서드를 호출해 참조

클래스 메서드와 인스턴스 변수

클래스 메서드 내부에서는 인스턴스 변수를 사용할 수 X

• 메서드 내부에 선언한 변수는 그 지역에서만 사용한다고 해서 지역변수라고 함
• 지역변수는 메서드가 호출될 때 메모리에 생성되어 메서드가 끝나면 사라지는 변수임
• 클래스 멤버 변수는 인스턴스가 생성될 때 만들어지는 인스턴스 변수이기 때문에, static 메서드 내에서 사용하면 에러가 발생함

package staticex;

public class Student {
	private static int serialNum = 1000; // private 변수로 변경
	public int studentID;
	public String studentName;
	public int grade;
	public String address;
	
	public Student() {
		serialNum++; // 학생이 생성될 때마다 증가
		studentID = serialNum; // 증가된 값을 학번 인스턴스 변수에 부여
	}
	
	public String getStudentName() {
		return studentName;
	}
	
	public void setStudentName(String name) {
		studentName = name;
	}
	
	public static int getSerialNum() {
		int i = 10;
		studentName = "이지원"; // Cannot make a static reference to the non-static field studentName
		return serialNum;
	}
	
	public static void setSerialNum(int serialNum) {
		Student.serialNum = serialNum;
	}
}

 

클래스 메서드와 클래스 변수는 인스턴스가 생성되지 않아도 사용 가능

package staticex;

public class StudentTest1 {

	public static void main(String[] args) {
		System.out.println(Student.getSerialNum()); // 1000
	}
}

---

변수 유효 범위

1. 지역 변수의 유효 범위

함수나 메서드 내부에서 선언하기 때문에 함수 밖에서는 사용 X

• 하나의 함수에 선언한 지역 변수는 다른 함수에서 사용 X
• 지역 변수가 생성되는 메모리 = 스택(Stack)
• 스택에 생성되는 지역 변수는 함수가 호출될 때 생성되었다가 함수가 반환되면 할당되었던 메모리 공간이 해제되면서 함께 없어짐

2. 멤버 변수의 유효 범위

멤버 변수는 인스턴스 변수라고도 함. 클래스가 생성될 때 힙(heap) 메모리에 생성되는 변수

• 클래스의 어느 메서드에서나 사용 가능
• 힙에 생성된 인스턴스가 가비지 컬렉터에 의해 수거되면 메모리에서 사라짐
• 클래스 내부의 여러 메서드에서 사용할 변수는 멤버 변수로 선언하는 것이 좋음

3. static 변수의 유효 범위

사용자가 프로그램을 실행하면 메모리에 프로그램이 상주함. 이때 프로그램 영역 중에 데이터 영역이 존재함. 이 영역에 상수, 문자열, static 변수가 생성됨

• 인스턴스 변수는 객체가 생성되는 문장 즉 new가 되어야 생성되지만, static 변수는 클래스 생성과 상관 없이 처음부터 데이터 영역 메모리에 생성됨
• 생성된 static 변수는 private이 아니라면 클래스 외부에서도 객체 생성과 무관하게 사용 가능
• 프로그램 실행이 끝난 뒤 메모리에서 내려가면 static 변수도 소멸됨
• 프로그램이 시작할 때부터 끝날 때까지 메모리에 상주하므로 크기가 너무 큰 변수를 static으로 선언하는 것은 좋지 않음

변수 유형	선언 위치	사용 범위	메모리	생성과 소멸
지역 변수(로컬 변수)	함수 내부에 선언	함수 내부에서만 사용	스택	함수가 호출될 때 생성되고 함수가 끝나면 소멸함
멤버 변수(인스턴스 변수)	클래스 멤버 변수로 선언	클래스 내부에서 사용하고 private이 아니면 참조 변수로 다른 클래스에서 사용 가능	힙	인스턴스가 생성될 때 힙에 생성되고, 가비지 컬렉터가 메모리를 수거할 때 소멸됨
static 변수(클래스 변수)	static 예약어를 사용하여 클래스 내부에 선언	클래스 내부에서 사용하고 private이 아니면 클래스 이름으로 다른 클래스에서 사용 가능	데이터 영역	프로그랭미 처음 시작할 때 상수와 함께 데이터 영역에 생성되고 프로그램이 끝나고 메모리를 해제할 때 소멸됨

 

---

static 응용 - 싱글톤 패턴

싱글톤 패턴(singleton pattern): 객체 지향 프로그램에서 인스턴스를 단 하나만 생성하는 디자인 패턴

 

싱글톤 패턴으로 회사 클래스 구현

ex) 어떤 회사의 직원들을 객체 지향 프로그램으로 구현한다고 가정할 때, 직원은 여러 명이지만 회사는 하나임. 이런 경우 직원 인스턴스는 여러 개 생성하는 것이 맞지만, 회사 객체는 하나만 생성해야 함

 

단계 1: 생성자를 private으로 만들기

package singleton;

public class Company {
	private Company() {}
}

 

생성자가 하나도 없는 클래스는 컴파일러가 자동으로 디폴트 생성자 코드를 넣어주지만, 컴파일러가 만들어 주는 디폴트 생성자는 항상 public임

생성자가 public이면 외부 클래스에서 인스턴스를 여러 개 생성 가능하므로, 싱글톤 패턴에서는 생성자를 반드시 명시적으로 만들고 그 접근 제어자를 private으로 지정해야 함

 

단계 2: 클래스 내부에 static으로 유일한 인스턴스 생성

package singleton;

public class Company {
	private static Company instance = new Company(); // 유일하게 생성한 인스턴스
	private Company() {}
}

 

단계 1에서 외부 인스턴스를 생성할 수 없게 만들었지만, 프로그램에서 사용할 인스턴스 하나는 필요함

따라서 Company 클래스 내부에서 하나의 인스턴스를 생성해, 이 인스턴스가 프로그램 전체에서 사용할 유일한 인스턴스가 됨. 또한 private으로 선언해 외부에서 이 인스턴스에 접근하지 못하도록 제한해야 함

 

단계 3: 외부에서 참조할 수 있는 public 메서드 만들기

package singleton;

public class Company {
	private static Company instance = new Company(); // 유일하게 생성한 인스턴
	private Company() {}
	
	public static Company getInstance() {
		if(instance == null) {
			instance = new Company();
		}
		return instance; // 유일하게 생성한 인스턴스 반환
	}
}

 

private으로 선언한 유일한 인스턴스를 외부에서도 사용할 수 있도록 설정해야 함. 이를 위해 public 메서드를 생성하고 유일하게 생성한 인스턴스를 반환해야 함

이때 인스턴스를 반환하는 메서드는 반드시 static으로 선언해주어야 함. getInstance() 메서드는 인스턴스 생성과 상관없이 호출할 수 있어야 하기 때문

 

단계 4: 실제로 사용하는 코드 만들기

package singleton;

public class CompanyTest {

	public static void main(String[] args) {
		Company myCompany1 = Company.getInstance();
		Company myCompany2 = Company.getInstance();
		System.out.println(myCompany1 == myCompany2); // true
	}

}