제어자(modifier)

written by sohyeon, hyemin 💡

1. 제어자란?

제어자(modifier)는 클래스, 변수 또는 메서드의 선언부에 함께 사용되어 부가적인 의미를 부여한다.

접근 제어자 : public, protected, default, private
그 외 : static, final, abstract, native, transient, synchronized, volatile, strictfp

접근 제어자는 하나의 대상에 대해서 public과 private 등 네 가지 중 하나만 선택해서 사용할 수 있다.

2. static - 클래스의, 공통적인

인스턴스변수는 하나의 클래스로부터 생성되었더라도 각기 다른 값을 유지하지만, 클래스변수(static멤버변수)는 인스턴스에 관계없이 같은 값을 갖는다.
그 이유는 모든 인스턴스가 공유하기 때문이다.

static이 사용될 수 있는 곳 - 멤버변수, 메서드, 초기화 블럭

제어자	대상	의미
static	멤버변수	- 모든 인스턴스에 공통적으로 사용되는 클래스변수가 된다. - 클래스변수는 인스턴스를 생성하지 않고도 사용 가능하다. - 클래스가 메모리에 로드될 때 생성된다.
static	메서드	- 인스턴스를 생성하지 않고도 호출이 가능한 static 메서드가 된다. - static메서드 내에서는 인스턴스 멤버들을 직접 사용할 수 없다.

• 인스턴스 멤버를 사용하지 않는 메서드는 static을 붙여서 static메서드로 선언할 것
• static 메서드로 하는 것이 인스턴스를 생성하지 않고도 호출이 가능해서 더 편리하고 속도도 더 빠르다.

ex) 예제

class StaticTest {
    static int width = 200;          // 클래스 변수 (static변수)
    static int height = 120;         // 클래스 변수 (static변수)

    static {                         // 클래스 초기화 블럭
        // static변수의 복잡한 초기화 수행
    }

    static int max(int a, int b) {   // 클래스 메서드(static메서드)
        return a > b ? a : b;
    }
}

3. final - 마지막의, 변경될 수 없는

final은 마지막의 또는 변경될 수 없는의 의미를 가지고 있다.

final이 사용될 수 있는 곳 - 클래스, 메서드, 멤버변수, 지역변수

제어자	대상	의미
final	클래스	- 변경될 수 없는 클래스, 확장될 수 없는 클래스가 된다. 그래서 final로 지정된 클래스는 다른 클래스의 조상이 될 수 없다.
final	메서드	- 변경될 수 없는 메서드. final로 지정된 메서드는 오버라이딩을 통해 재정의 될 수 없다.
final	멤버변수, 지역변수	- 변수 앞에 final이 붙으면, 값을 변경할 수 없는 상수가 된다.

ex) 예제

final class FinalTest {             // 조상이 될 수 없는 클래스
    final int MAX_SIZE = 10;        // 값을 변경할 수 없는 멤버변수(상수)

    final void getMaxSize() {       // 오버라이딩할 수 없는 메서드(변경불가)
        final int LV = MAX_SIZE;    // 값을 변경할 수 없는 지역변수(상수)
        return MAX_SIZE;
    }
}

생성자를 이용한 final멤버 변수의 초기화

final이 붙은 변수는 상수이므로 일반적으로 선언과 초기화를 동시에 하지만, 인스턴스변수의 경우 생성자에서 초기화 되도록 할 수 있다.

클래스 내에 매개변수를 갖는 생성자를 선언하여, 인스턴스를 생성할 때 final이 붙은 멤버변수를 초기화하는데 필요한 값을 생성자의 매개변수로부터 제공받는다.

ex) 예제

class Card {
    final int NUMBER;               // 상수지만 선언과 함께 초기화 하지 않고
    final String KIND;              // 생성자에서 단 한번만 초기화할 수 있다.
    static int width = 100;
    static int height = 250;

    Card(String kind, int num) {
        KIND = kind;
        NUMBER = num;
    }

    Card() {
        this("HEART", 1);
    }
}

4. abstract - 추상의, 미완성의

abstract는 미완성의 의미를 가지고 있다.

abstract가 사용될 수 있는 곳 - 클래스, 메서드

제어자	대상	의미
abstract	클래스	- 클래스 내에 추상 메서드가 선언되어 있음을 의미한다.
abstract	메서드	- 선언부만 작성하고 구현부는 작성하지 않은 추상 메서드임을 알린다.

ex) 예제

abstract class AbstractTest {  // 추상클래스(추상메서드를 포함한 클래스)
    abstract void move();      // 추상 메서드(구현부가 없는 메서드)
}

이 클래스 자체로는 쓸모가 없지만, 다른 클래스가 이 클래스를 상속받아서 일부의 원하는 메서드만 오버라이딩해서 된다는 장점이 있다.

5. 접근 제어자(access modifier)

접근제어자는 멤버 또는 클래스에 사용되어, 해당하는 멤버 또는 클래스를 외부에서 접근하지 못하도록 제한하는 역할을 한다.

클래스나 멤버변수, 메서드, 생성자에 접근 제어자가 지정되어 있지 않다면, 접근 제어자가 default임을 뜻한다.

접근 제어자가 사용될 수 있는 곳 - 클래스, 멤버변수, 메서드, 생성자
private : 같은 클래스 내에서만 접근이 가능하다.
default : 같은 패키지 내에서만 접근이 가능하다.
protected : 같은 패키지 내에서, 그리고 다른 패키지의 자손 클래스에서 접근이 가능하다.
public : 접근 제한이 전혀 없다.

대상에 따라 사용할 수 있는 접근 제어자

접근 제어자를 이용한 캡슐화

캡슐화(encapsulation) : 객체지향개념에서 데이터가 유효한 값을 유지하도록, 또는 비밀번호와 같은 데이터를 외부에서 함부로 변경하지 못하도록 외부로부터의 접근을 제한하는 것

접근 제어자를 사용하는 이유
- 외부로부터 데이터를 보호하기 위해서
- 외부에는 불필요한, 내부적으로만 사용되는 부분을 감추기 위해서

ex) 예제

public class Time {  // 메소드를 통한 접근 허용
    private int hour;
    private int minute;
    private int second;  // 접근 제어자를 private으로 하여 외부에서 직접 접근하지 못하도록 한다.

    public int getHour() { return hour; }
    public void setHour(int hour) {
        if(hour < 0 || hour > 23) return;
        this.hour = hour;  // 멤버변수의 값을 읽고 변경할 수 있는 public 메서드를 제공함으로써 간접적으로 멤버변수의 값을 다룰 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
    }

    public int getMinute() { return minute; }
    public void setMinute(int minute) {
        if(minute < 0 || minute > 59) return;
        this.minute = minute; 
    }

    public int getSecond() { return second; }
    public void setSecond(int second) {
        if(second < 0 || second > 59) return;
        this.second = second; 
    }
}

생성자의 접근 제어자

생성자의 접근 제어자를 private으로 지정하면, 외부에서 생성자에 접근할 수 없으므로 인스턴스를 생성할 수 없다.
그래도 클래스 내부에서는 인스턴스를 생성할 수 있다.

대신 인스턴스를 생성해서 반환해주는 public메서드를 제공함으로써 외부에서 이 클래스의 인스턴스를 사용할 수 있도록 한다.
이 메서드는 public인 동시에 static이어야 한다.

ex) 예제

class Singleton {
    ...
    private static Singleton s = new Singleton(); // getInstance()에서 사용될 수 있도록 인스턴스가 미리 생성되어야 하므로 static이어야 한다.
    
    private Singleton() {
        ...
    }
    
    // 인스턴스를 생성하지 않고도 호출할 수 있어야 하므로 static 이어야 한다.
    public static Singleton getInstance() {
        return s;
    }
    ...
}

6. 제어자(modifier)의 조합

대상에 따라 사용할 수 있는 제어자

제어자를 조합해서 사용할 때 주의할 사항

1. 메서드에 static과 abstract를 함께 사용할 수 없다.
    - static 메서드는 몸통이 있는 메서드에만 사용할 수 있기 때문이다.
2. 클래스는 abstract와 final을 동시에 사용할 수 없다.
    - 클래스에 사용되는 final은 클래스를 확장할 수 없다는 의미이고, abstract는 상속을 통해서 완성되어야 한다는 의미이므로 서로 모순되기 때문이다.
3. abstract메서드는 접근 제어자가 private일 수 없다.
    - abstract메서드는 자손클래스에서 구현해주어야 하는데 접근 제어자가 private이면, 자손 클래스에서 접근할 수 없기 때문이다.
4. 메서드에 private과 final을 같이 사용할 필요는 없다.
    - 접근 제어자가 private인 메서드는 오버라이딩될 수 없기 때문이다.

Reference & Additional Resources

https://csw7432.tistory.com/entry/Java-접근제어자-Access-Modifier/