[Java] static final

final 키워드는 이름 그대로 끝! 이라는 뜻입니다.

변수에 final 키워드가 붙으면 더는 값을 변경할 수 없습니다.

참고로 final은 class, method를 포함한 여러 곳에 붙을 수 있는데요.

지금은 변수에 붙는 final 키워드를 알아봅시다.

public class FinalLocalMain {

    public static void main(String[] args) {

        //final 지역 변수1
        final int data1;
        data1 = 10; //최초 한번만 할당 가능
        //data1 = 20; //컴파일 오류

        //final 지역 변수2
        final int data2 = 10;
        //data2 = 20; //컴파일 오류
        method(10);
    }
    static void method(final int parameter) {
        //parameter = 20; //컴파일 오류
    }
}

final을 지역 변수에 설정할 경우 최초 한번만 할당할 수 있다. 이후에 변수의 값을 변경하려면 컴파일 오류가 발생한다.
final을 지역 변수 선언시 바로 초기화 한 경우 이미 값이 할당되었기 때문에 값을 할당할 수 없다.
매개변수에 final이 붙으면 메서드 내부에서 매개변수의 값을 변경할 수 없다. 따라서 메서드 호출 시점에 사용된 값이 끝까지 사용된다.

final 필드(멤버 변수)

public class ConstructInit {
    //final 필드 (생성자 초기화)
    final int value;

    public ConstructInit(int value) {
        this.value = value;
    }
}

final을 필드에 사용할 경우 해당 필드는 생성자를 통해서 한번만 초기화 될 수 있다.

public class FieldInit {
    //final 필드 (필드 초기화)
    static final int CONST_VALUE = 10; //static final이 붙으면 대문자로 (관례)
    final int value = 10;
}

final 필드를 필드에서 초기화 하면 이미 값이 설정되었기 때문에 생성자를 통해서도 초기화 할 수 없다.
코드에서 보는 것 처럼 static 변수에도 final을 선언할 수 있다.
매개 변수에 final이 붙으면 메서드 내부에서 매개 변수의 값을 변경할 수 없다. 따라서 메서드 호출 시점에 사용된 값이 끝까지 사용된다.

public class FinalFieldMain {

    public static void main(String[] args) {
        //final 필드 (생성자 초기화)
        System.out.println("생성자 초기화");
        ConstructInit constructInit1 = new ConstructInit(10);
        ConstructInit constructInit2 = new ConstructInit(20);
        System.out.println(constructInit1.value);
        System.out.println(constructInit2.value);

        //final 필드 (필드 초기화)
        System.out.println("필드 초기화");
        FieldInit fieldInit1 = new FieldInit();
        FieldInit fieldInit2 = new FieldInit();
        FieldInit fieldInit3 = new FieldInit();
        System.out.println(fieldInit1.value);
        System.out.println(fieldInit2.value);
        System.out.println(fieldInit3.value);
        
        //상수
        System.out.println("상수");
        System.out.println(FieldInit.CONST_VALUE);
    }
}

실행 결과

생성자 초기화
10
20
필드 초기화
10
10
10

ConstructInit 과 같이 생성자를 사용해서 final 필드를 초기화 하는 경우, 각 인스턴스 마다 final 필드에 다른 값을 할당할 수 있습니다. 물론 final을 사용했기 때문에 생성 이후에 이 값을 변경하는 것은 불가능합니다.

FieldInit 과 같이 final 필드를 필드에서 초기화 하는 경우, 모든 인스턴스가 같은 값을 가진다.
여기서는 FieldInit 인스턴스의 모든 value 값은 10이 된다.
왜냐하면 생성자 초기화와 다르게 필드 초기화는 필드의 코드에 해당 값이 미리 정해져있기 때문이다.
모든 인스턴스가 같은 값을 사용하기 때문에 결과적으로 메모리를 낭비하게 된다. (JVM에 따라서 내부 최적화를 시도할 수 있다) 또 메모리 낭비를 떠나서 같은 값이 계속 생성되는 것은 개발자 입장에서 명확한 중복이다. 이럴때 사용하면 좋은 것이 바로 static 이다.

static final

FieldInit.CONST_VALUE 는 static 영역에 존재한다. 그리고 final 키워드를 사용해서 초기화 값이 변하지 않는다.
static 영역은 단 하나만 존재하는 영역이다. CONST_VALUE 변수는 JVM 상에서 하나만 존재하므로 앞서 설명한 중복과 메모리 비효율 문제를 모두 해결할 수 있다.
이런 이유로 필드에 final + 필드 초기화를 사용하는 경우 static을 붙여서 사용하는 것이 효과적이다.

상수(Constant)

상수는 변하지 않고, 항상 일정한 값을 갖는 수를 말합니다.

자바에서 상수란 보통 단 하나만 존재하는 변하지 않는 고정된 값을 뜻합니다.

이런 이유로 static final 키워드를 사용합니다.

자바 상수 특징

static final 키워드를 사용한다.

일반적인 변수와 상수를 구분하기 위해 대문자를 사용하고 구분은 _(언더 스코어)로 한다. (관례)

필드를 직접 접근해서 사용한다.

상수는 기능이 아니라 고정된 값 자체를 사용하는 것이 목적이다.
상수는 값을 변경할 수 없다. 따라서 필드에 직접 접근해도 데이터가 변하는 문제가 발생하지 않는다.

public class Constant {
    
    //수학 상수
    public static final double PI = 3.14;

    //시간 상수
    public static final int HOURS_IN_DAY = 24;
    public static final int MINUTES_IN_HOUR = 60;
    public static final int SECONDS_IN_MINUTES = 60;

    //애플리케이션 설정 상수
    public static final int MAX_USERS = 1000;
}

애플리케이션 안에는 다양한 상수가 존재할 수 있다. 수학, 시간 등등 실생활에서 사용하는 상수부터, 애플리케이션의 다양한 설정을 위한 상수들도 있다.
보통 이런 상수들은 애플리케이션 전반에서 사용되기 때문에 public를 자주 사용한다. 물론 특정 위치에서만 사용된다면 다른 접근제어자를 사용하면 된다.
상수는 중앙에서 값을 하나로 관리할 수 있다는 장점도 있다.
상수는 런타임에 변경할 수 없다. 상수를 변경하려면 프로그램을 종료하고, 코드를 변경한 다음에 프로그램을 다시 실행해야 한다.

다음 두 코드를 비교해봅시다.

public class ConstantMain1 {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("프로그램 최대 참여자 수: " + 1000);
        int currentUserCount  = 999;
        proess(currentUserCount++);
        proess(currentUserCount++);
        proess(currentUserCount++);
    }
    private static void proess(int currentUserCount) {
        System.out.println("현재 참여자 수: " + currentUserCount);
        if(currentUserCount > 1000) {
            System.out.println("대기자로 등록합니다.");
        } else {
            System.out.println("게임에 참가합니다.");
        }
    }
}

만약 프로그램 최대 참여자 수를 현재 1000명에서 2000명으로 변경해야 한다면 2곳의 변경 포인트가 생긴다.
만약 애플리케이션의 100곳에서 이 숫자를 사용했다면 100곳을 모두 수정해줘야 한다.
1000이 무엇인지 인지하기 어렵다.

public class ConstantMain2 {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("프로그램 최대 참여자 수: " + Constant.MAX_USERS);
        int currentUserCount  = 999;
        proess(currentUserCount++);
        proess(currentUserCount++);
        proess(currentUserCount++);
    }
    private static void proess(int currentUserCount) {
        System.out.println("현재 참여자 수: " + currentUserCount);
        if(currentUserCount > Constant.MAX_USERS) {
            System.out.println("대기자로 등록합니다.");
        } else {
            System.out.println("게임에 참가합니다.");
        }
    }
}

Constant.Max_USERS 상수를 사용했다. 만약 프로그램 최대 참여자 수를 변경해야 하면 Constant.MAX_USER 의 상수값만 변경하면 된다.
매직 넘버 문제를 해결했다. 숫자 1000이 아니라 사람이 인지할 수 있게 MAX_USER 라는 변수명으로 코드를 이해할 수 있다.

final 변수와 참조

final은 변수의 값을 변경하지 못하게 막습니다. 그런데 변수의 값이라는 것은 뭘까요?

변수는 크게 기본형 변수와 참조형 변수가 있다.
기본형 변수는 10, 20 같은 값을 보관하고, 참조형 변수는 객체의 참조값을 보관한다.
final을 기본형 변수에 사용하면 값을 변경할 수 없다.
final을 참조형 변수에 사용하면 참조값을 변경할 수 없다.

public class Data {
    public int value;
}

public class FinalRefMain {

    public static void main(String[] args) {
        final Data data = new Data();
        // data = new Data(); final 변경 불가 컴파일 오류
        
        //참조 대상의 값은 변경 가능
        data.value = 10;
        System.out.println(data.value);
        data.value = 30;
        System.out.println(data.value);
    }
}

final Data data = new Data();
// data = new Data();

참조형 변수 data에 final이 붙었습니다. 변수 선언 시점에서 참조값을 할당했으므로 더는 참조값을 변경할 수 없습니다.

data.value = 10;
data.value = 30;

그런데 참조 대상의 객체 값은 변경할 수 있습니다.

참조형 변수 data에 final이 붙었다. 이 경우 참조형 변수에 들어있는 참조값을 다른 값으로 변경하지 못한다. 이제 다른 객체를 참조할 수 없다는 뜻이다. 참조형 변수에 들어있는 참조값만 변경하지 못한다는 뜻이다. 이 변수 이외에 다른 곳에 영향을 주는 것이 아니다.
data.value는 final이 아니다. 따라서 값을 변경할 수 있다.
참조형 변수에 final이 붙으면 참조 대상 자체를 다른 대상으로 변경하지 못하는 것이지, 참조하는 대상의 값은 변경할 수 있다.

final은 매우 유용한 제약입니다. 만약 특정 변수의 값을 할당한 이후에 변경하지 않아야 한다면 final을 사용해봅시다!

예를 들어 고객의 id을 변경해서 큰 문제가 발생한다면 final로 선언하고 생성자로 값을 할당합시다.

만약 어디선가 실수로 id 값을 변경한다면 컴파일러가 문제를 찾아줄 것입니다.

public class Member {

    private final String id; //final 키워드 사용
    private String name;

    public Member(String id, String name) {
        this.id = id;
        this.name = name;
    }
    public void changeData(String id, String name) {
        //this.id = id; 컴파일 오류발생
        this.name = name;
    }
    public void print() {
        System.out.println("id: " + id + "name: " + name);
    }
}

changeData( ) 메서드에서 final인 id 값 변경을 시도하면 컴파일 오류가 발생한다.

public class MemberMain {
    public static void main(String[] args) {
        Member member = new Member("ssambbong", "coding");
        member.print();
        member.changeData("coding","ssambbong");
        member.print();
    }
}

실행 결과

id: ssambbongname: coding
id: ssambbongname: ssambbong

만약 쇼핑몰 프로그램의 장바구니 기능이나, 이력조회 기능이 id로 묶어있는데 changData( ) 메서드로 id를 바꾸게 되면

어떻게 될까요? 아마 고객들은 자신의 장바구니를 잃고 슬퍼할 것입니다. 사전에 데이터를 잃거나 변경되지 않도록 final을 잘 활용해줍시다!

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