[Java] final

김영한의 실전 자바 - 기본편 강의 내용을 정리한 글이다.

1. final 변수와 상수1

final 키워드는 이름 그대로 끝이라는 뜻이다. 변수에 final 키워드가 붙으면 더는 값을 변경할 수 없다.

참고로 final은 class, method를 포함한 여러 곳에 붙일 수 있다. 지금은 변수에 붙는 final 키워드를 알아본다. 나머지는 final의 사용법은 상속을 설명한 이후에 설명한다.

final - 지역 변수

package final1; 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); } //final 매개변수 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)

package final1; //final 필드 - 생성자 초기화 public class ConstructInit { final int value; public ConstructInit(int value) { this.value = value; } }

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

package final1; //final 필드 - 필드 초기화 public class FieldInit { static final int CONST_VALUE = 10; final int value = 10; }

• final 필드를 필드에서 초기화하면 이미 값이 설정되었기 때문에 생성자를 통해서도 초기화 할 수 없다. value 필드를 참고하자.
• 코드에서 보는 것처럼 static 변수에도 final을 선언할 수 있다.
  • CONST_VALUE로 변수 작명 방법이 대문자를 사용했는데, 이 부분은 바로 뒤에 상수에서 설명한다.

package final1; 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 상수 10

ConstructInit과 같이 생성자를 사용해서 final 필드를 초기화 하는 경우, 각 인스턴스마다 final 필드에 다른 값을 할당할 수 있다. 물론 final을 사용했기 때문에 생성 이후에 이 값을 변경하는 것은 불가능하다.

FieldInit과 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 있지만, 메모리 낭비를 떠나서 같은 값이 계속 생성되는 것은 개발자가 보기에 명확한 중복이다. 이럴 때 사용하면 좋은 것이 바로 static 영역이다.

static final

• FieldInit.MY_VALUE는 static 영역에 존재한다. 그리고 final 키워드를 사용해서 초기화 값이 변하지 않는다.
• static 영역은 단 하나만 존재하는 영역이다. MY_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.

2. final 변수와 상수2

상수(Constant)

상수는 변하지 않고, 항상 일정한 값을 갖는 수를 말한다. 자바에서는 보통 단 하나만 존재하는 변하지 않는 고정된 값을 상수라 한다. 이런 이유로 상수는 static final 키워드를 사용한다.

자바 상수 특징

• static final 키워드를 사용한다.
• 대문자를 사용하고 구분은 _(언더스코어)로 한다. (관례)
  • 일반적인 변수와 상수를 구분하기 위해 이렇게 한다.
• 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.

package final1; //상수 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_MINUTE = 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 public을 자주 사용한다. 물론 특정 위치에서만 사용된다면 다른 접근 제어자를 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.

추가로 상수는 중앙에서 값을 하나로 관리할 수 있다는 장점이 있다. 다음 두 예제를 비교해보자.

ConstantMain1 - 상수 없음

package final1; public class ConstantMain1 { public static void main(String[] args) { System.out.println("프로그램 최대 참여자 수 " + 1000); int currentUserCount = 999; process(currentUserCount++); process(currentUserCount++); process(currentUserCount++); } private static void process(int currentUserCount) { System.out.println("참여자 수:" + currentUserCount); if (currentUserCount > 1000) { System.out.println("대기자로 등록합니다."); } else { System.out.println("게임에 참가합니다."); } } }

이 코드에는 다음과 같은 문제가 있다.

• 만약 프로그램 최대 참여자 수를 현재 1000명에서 2000명으로 변경해야 하면 2곳의 변경 포인트가 발생한다. 만약 애플리케이션의 100곳에서 이 숫자를 사용했다면 100곳을 모두 변경해야 한다.
• 매직 넘버 문제가 발생했다. 숫자 1000이라는 것이 무슨 뜻일까? 이 값만 보고 이해하기 어렵다.

실행 결과

프로그램 최대 참여자 수 1000 참여자 수:999 게임에 참가합니다. 참여자 수:1000 게임에 참가합니다. 참여자 수:1001 대기자로 등록합니다.

ConstantMain2 - 상수 사용

package final1; public class ConstantMain2 { public static void main(String[] args) { System.out.println("프로그램 최대 참여자 수 " + Constant.MAX_USERS); int currentUserCount = 999; process(currentUserCount++); process(currentUserCount++); process(currentUserCount++); } private static void process(int currentUserCount) { System.out.println("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_USERS의 상수 값만 변경하면 된다.
• 매직 넘버 문제를 해결했다. 숫자 1000이 아니라 사람이 인지할 수 있게 MAX_USERS라는 변수명으로 코드로 이해할 수 있다.

3. final 변수와 참조

final은 변수의 값을 변경하지 못하게 막는다. 그런데 여기서 변수의 값이라는 것이 뭘까?

• 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.

이번에는 약간 복잡한 예제를 만들어 보자.

package final1; public class Data { public int value; }

• int value: final이 아니다. 변경할 수 있는 변수다.

package final1; 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 = 20; System.out.println(data.value); } }

final Data data = new Data() //data = new Data(); //final 변경 불가 컴파일 오류

참조형 변수 data에 final이 붙었다. 변수 선언 시점에 참조값을 할당했으므로 더는 참조값을 변경할 수 없다.

data.value = 10 data.value = 20

그런데 참조 대상의 객체 값은 변경할 수 있다.

• 참조형 변수 data에 final이 붙었다. 이 경우 참조형 변수에 들어있는 참조값을 다른 값으로 변경하지 못한다. 쉽게 이야기해서 이제 다른 객체를 참조할 수 없다. 그런데 이것의 정확한 뜻을 잘 이해해야 한다. 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.

정리하면 참조형 변수에 final이 붙으면 참조 대상을 자체를 다른 대상으로 변경하지 못하는 것이지, 참조하는 대상의 값은 변경할 수 있다.

4. 정리

final은 매우 유용한 제약이다. 만약 특정 변수의 값을 할당한 이후에 변경하지 않아야 한다면 final을 사용하자. 예를 들어서 고객의 id 변경하면 큰 문제가 발생한다면 final로 선언하고 생성자로 값을 할당하자. 만약 어디선가 실수로 id 값을 변경한다면 컴파일러가 문제를 찾아줄 것이다.

package final1.ex; 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 오류 발생 this.name = name; } public void print() { System.out.println("id:" + id + ", name:" + name); } }

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

package final1.ex; public class MemberMain { public static void main(String[] args) { Member member = new Member("myId", "kim"); member.print(); member.changeData("myId2", "seo"); member.print(); } }

실행 결과

id:myId, name:kim id:myId, name:seo

changeData()를 호출해도 id는 변경되지 않고 name만 변경된다. final로 선언된 id는 생성자에서 한번 초기화되면 이후 어떤 메서드에서도 변경할 수 없으므로, 의도치 않은 데이터 변경을 컴파일 단계에서 막을 수 있다.