[JAVA] 변수와 메서드 (선언위치, JVM 메모리구조, static과 인스턴스)

선언위치에 따른 변수의 종류

변수의 종류	선언위치	생성시기
클래스(static) 변수	클래스 영역	클래스가 메모리에 올라갈 때
인스턴스(instance) 변수		인스턴스가 생성되었을 때
지역(local) 변수	클래스 영역 이외의 영역 (메서드, 생성자, 초기화 블럭 내부)	변수 선언문이 수행되었을 때

1. 인스턴스 변수

• 클래스 영역에 선언, 클래스의 인스턴스를 생성할 때 만들어진다
• 인스턴스 변수의 값을 읽어 오거나 저장하기 위해서는 먼저 인스턴스를 생성해야함
• 독립적인 저장공간을 가지므로 서로 다른 값을 가질 수 있음

2. 클래스 변수

• 인스턴스 변수 앞에 static을 붙여 클래스 변수 선언
• 독립적인 저장공간을 갖는 인스턴스 변수와 달리, 클래스 변수는 모든 인스턴스가 공통된 저장공간(변수)을 공유
• 한 클래스의 모든 인스턴스들이 공통적인 값을 유지해야하는 속성의 경우, 클래스변수로 선언
• 인스턴스를 생성하지 않고도 언제라도 바로 사용할 수 있음
• 클래스가 메모리에 '로딩(loading)' 될 때 생성되어 프로그램이 종료될 때 까지 유지
  (public을 앞에 붙이면 같은 프로그램 내에서 어디서나 접근할 수 있는 '전역변수'의 성격을 갖는다)

3. 지역 변수

• 메서드 내에 선언되어 메서드 내에서만 사용 가능, 메서드 종료시 소멸되어 사용 불가

 

JVM의 메모리 구조

cv는 클래스변수, lv는 지역변수, iv는 인스턴스변수를 뜻한다

1. 메서드 영역 (method area)

프로그램 실행 중 어떤 클래스가 사용되면, JVM은 해당 클래스의 클래스파일을 읽어서 분석하여 클래스에 대한 정보(클래스 데이터)를 이곳에 저장한다. 이 때, 그 클래스의 클래스변수도 이 영역에 함께 생성된다.

2. 힙 (heap)

인스턴스가 생성되는 공간. 프로그램 실행 중 생성되는 인스턴스는 모두 이곳에 생성된다.

3. 호출스택 (call stack)

호출스택은 메서드의 작업에 필요한 메모리 공간을 제공한다. 메서드가 호출되면, 호출스택에 호출된 메서드를 위한 메모리가 할당되며 이 메모리는 메서드가 작업을 수행하는 동안 지역변수(매개변수 포함)들과 연산의 중간결과 등을 저장하는데 사용된다. 메서드가 작업을 마치면 할당되었던 메모리공간은 반환되어 비워진다.

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메서드

메서드를 사용하는 이유

1. 높은 재사용성
2. 중복된 코드의 제거
3.  프로그램의 구조화

클래스 메서드(static메서드)와 인스턴스 메서드

1. 클래스를 설계할 때, 멤버변수 중 모든 인스턴스에 공통으로 사용하는 것에 static을 붙인다
   
   • 생성된 각 인스턴스는 서로 독립적이기 때문에 각 인스턴스의 변수(iv)는 서로 다른 값을 유지한다. 그러나 모든 인스턴스에서 같은 값이 유지되어야 하는 변수는 static을 붙여서 클래스변수로 정의해야 한다.
2. 클래스 변수(static변수)는 인스턴스를 생성하지 않아도 사용할 수 있다
   
   • static이 붙은 변수(클래스 변수)는 클래스가 메모리에 올라갈 때 이미 자동적으로 생성되기 때문
3. 클래스 메서드(static메서드)는 인스턴스 변수를 사용할 수 없다
   • 인스턴스 변수는 인스턴스가 반드시 존재해야만 사용할 수 있는데, 클래스 메서드(static이 붙은 메서드)는 인스턴스 생성 없이 호출 가능하므로 클래스 메서드가 호출되었을 때 인스턴스가 존재하지 않을 수도 있다. 그래서 클래스 메서드에서 인스턴스 변수의 사용을 금지한다.
   • 인스턴스 변수나 인스턴스 메서드에서는 static이 붙은 멤버들을 사용하는 것이 언제나 가능하다. 인스턴스 변수가 존재한다는 것은 static 변수가 이미 메모리에 존재한다는 것을 의미하기 때문
4. 메서드 내에서 인스턴스 변수를 사용하지 않는다면, static을 붙이는 것을 고려한다
   • 메서드의 작업내용 중에서 인스턴스 변수를 필요로 하지 않는다면 static을 붙이는 것이 좋다. 메서드 호출시간이 짧아지므로 성능이 향상된다. static을 안 붙인 메서드(인스턴스 메서드)는 실행 시 호출되어야할 메서드를 찾는 과정이 추가적으로 필요하기 때문에 시간이 더 걸린다.

cf) 클래스 영역에 선언된 변수를 멤버변수라 한다. 멤버변수는 인스턴스 변수와 static 변수를 모두 통칭하는 말