static

static 키워드는 프로그램의 시작과 동시에 메모리에 로드되어, 모든 인스턴스가 공유할 수 있으며, 변수나 메서드를 정의할 때 사용된다.

static 변수

모든 객체마다 존재하는 인스턴스 변수와는 다르게 클래스 당 한 개만 존재한다.
인스턴스 변수는 객체마다 개별적인 값을 갖지만 정적 변수는 모든 객체가 동일한 값을 공유한다.

클래스에 종속되어 있으며 객체의 생성과는 무관하게 클래스가 로드될 때 딱 한 번 메모리에 할당된다.
동일한 데이터를 여러 인스턴스에 저장할 필요가 없기 때문에 메모리 사용의 중복을 줄일 수 있다.

JVM의 클래스 영역(Method Area, Metaspace)에 저장된다.
Static 변수는 클래스가 처음 로드될 때 한 번만 초기화되며, 프로그램 종료 시까지 유지되기 때문에 메모리 할당과 해제에 따른 오버헤드를 줄인다.

static 메서드

클래스 수준에서 호출할 수 있는 메서드

해당 클래스의 모든 객체들에 의해서 공유되는 메서드로 객체를 생성하지 않고 클래스 이름으로 직접 호출 한다.

또한 정적 메서드는 정적 변수만 사용할 수 있다.
그리고 정적 메서드는 특정 객체에 속해있지 않기 때문에 this 키워드를 사용할 수 없는 특징이 있다.

정적 메서드는 클래스 레벨에서 정의되므로, 메서드 호출 시 객체의 타입이 아닌 클래스의 타입에 따라 호출이 결정된다.
또한 정적 메서드는 오버라이딩 되지 않는다.

일반적으로 Math 함수와 같이 유틸리티 함수나 독립적인 작업을 수행하는 메서드에서 사용된다.

static으로 인한 메모리 낭비

static는 클래스로드 시점부터 메모리에 로드된다.
따라서 큰 객체를 저장하는 경우 해당 객체가 사용되지 않을 때도 메모리를 차지한다.
이로 인해 메모리 낭비가 발생할 수 있다.

모든 인스턴스에서 공유되기 때문에 여러 스레드에서 동시에 접근할 수 있다.
동시성 문제가 발생할 수 있기 때문에 스레듣 간에 동기화를 보장하기 위한 추가적인 처리가 필요하다.

Static 변수는 프로그램 종료 시까지 메모리에 유지되기 때문에 불필요한 Static 변수 사용은 메모리 사용량을 증가시킬 수 있다. 또한 상태를 공유하기 때문에 단위 테스트 시 테스트 간 의존성이 생길 수 있다.

따라서 Static 변수의 상태를 테스트 전후에 초기화하거나 가능한 사용을 자제해야 한다.

동시성 문제 해결 방법

동시성 문제를 해결하는 방법으로는 동기화와 불변성이 있다.
동기화는 여러 스레드가 동시에 스태틱 변수를 읽고 쓰는 것을 방지하기 위해 사용한다.
synchronized 키워드를 사용해서 임계영역을 설정하는 방법이 있으며, 한 번에 하나의 스레드만 임계영역에 접근할 수 있도록 한다.

불변성은 스태틱 변수를 변경할 수 없도록 만드는 것이다.
변수를 final 로 선언하고 불변 객체를 할당한다.
이렇게 되면 동시에 여러 스레드가 해당 변수를 읽을 수는 있지만 변경할 수는 없다.

static 변수의 사용을 최소화하기 위해 고려해야 할 것

의존성 주입을 통하여 외부에서 필요한 객체를 주입 받도록 설계할 수 있다.
외부 의존성을 mock 객체로 대체 하여, 클래스 간의 결합도를 낮추어 유연한 테스트 케이스를 작성할 수 있다.

또한 하나의 인스턴스를 생성하여 사용하는 싱글톤 패턴을 사용할 수 있다. 이를 통해 static 변수 사용을 최소화하고 필요한 경우에만 인스턴스를 생성하여 메모리를 절약할 수 있다.

그리고 스프링과 같은 의존성 주입 프레임워크를 사용하여 의존 관계를 관리하고 필요한 객체를 주입 받는 방법이 있다.