final, final 변수와 상수, final 변수와 참조

출처 : 인프런 - 김영한의 실전 자바 - 기본편 (유료) / 김영한님  
유료 강의이므로 정리에 초점을 두고 코드는 일부만 인용

---

1. final 변수와 상수

1)  final 

(1) final 키워드

• final 키워드는 이름 그대로 끝이라는 뜻으로 변수에 final 키워드가 붙으면 더는 값을 변경할 수 없음
• 참고로 final은 class, method를 포함한 여러 곳에 붙을 수 있음

2) final - 지역변수

(1) FinalLocalMain

• final을 지역 변수에 설정할 경우 최초 한번만 할당할 수 있으므로 이후에 변수의 값을 변경하면 컴파일 오류가 발생함
• final을 지역 변수 선언시 바로 초기화 한 경우 이미 값이 할당되었기 때문에 값을 할당할 수 없음
• 매개변수에 final이 붙으면 메서드 내부에서 매개변수의 값을 변경할 수 없어 메서드 호출 시점에 사용된 값이 끝까지 사용됨

package final1;

public class FinalLocalMain {
    public static void main(String[] args) {
        // final 지역 변수
        final int data1;
        data1 = 10; // 최초 한번만 할당 가능
//        data1 = 20; // 컴파일 오류 발생

        // final 지역 변수
        final int data2 = 10;
//        data2 = 20; // 컴파일 오류 발생

        method(10);
    }

    private static void method(final int parameter) {
//        parameter = 20;   // 컴파일 오류, 중간에 파라미터 값을 바꿀 수 없음
    }
}

3) 필드(멤버변수)

(1) ConstructInit

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

package final1;

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

 

(2) FieldInit

• final 필드를 필드에서 초기화 하면 이미 값이 설정되었기 때문에 생성자를 통해서도 초기화 할 수 없음
• static 변수에도 final을 선언할 수 있으며 CONST_VALUE로 변수 작명 방법을 대문자로 하였는데 이부분은 자바의 관례로 상수파트에서 설명함

package final1;

// final 필드 - 필드 초기화
public class FieldInit {

    static final int CONST_VALUE = 10;
    final int value = 10;
}

 

(3) FinalFieldMain

• ConstructInit과 같이 생성자를 사용해서 final 필드를 초기화 하는 경우 각 인스턴스마다 final필드에 다른 값을 할당할 수 있으며 final을 사용했기 때문에 생성 이후에는 이 값을 변경하는 것은 불가능함
• 그러나 final 필드를 필드에서 초기화 하는 경우 모든 인스턴스가 동일한 값(예제에서는 10)을 가지게 되는데, 생성자 초기화와 다르게 필드 초기화는 필드의 코드에 해당 값이 미리 정해져있기 때문임
• 모든 인스턴스가 같은 값을 사용하기 때문에 결과적으로 메모리를 낭비하게 됨(물론 JVM에 따라서 내부 최적화를 시도할 수 있음)
• 또한 메모리 낭비를 떠나서 같은 값이 계속 생성되는 것은 개발자가 보기에 명확한 중복이므로 이럴 때 사용하면 좋은 것이 static 영역임

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
*/

 

(4) static final

• FieldInit.CONST_VALUE는 static 영역에 존재하고 final 키워드를 사용하여 초기화 값이 변하지 않음
• static 영역은 단 하나만 존재하는 영역이므로 JVM상에서 하나만 존재하기 때문에 코드 중복과 메모리 비효율 문제를 모두 해결할 수 있음
• 이런 이유로 필드에 final + 필드 초기화를 사용하는 경우 static을 붙여서 사용하는 것이 효과적임

4) 상수

(1) 상수(Constant)

• 상수는 변하지 않고 항상 일정한 값을 갖는 수를 말하며 자바에서는 보통 단 하나만 존재하고 변하지 않는 고정된 값을 상수라 함

(2) 자바 상수 특징

• static final 키워드를 사용함
• 대문자를 사용하고 구분은 _(언더스코어)로함(관례)
• 상수는 기능이 아니라 고정된 값 자체를 사용하는 것이 목적이고 상수는 값을 변경할 수 없어 필드에 직접 접근해도 데이터가 변하는 문제가 발생하지 않으므로 필드를 직접 접근해서 사용함

(3) Constant

• 애플리케이션 안에는 수학, 시간 등등 실생활에서 사용하는 상수부터 애플리케이션의 다양한 설정을 위한 상수들이 존재할 수 있음
• 보통 이런 상수들은 애플리케이션 전반에서 사용되기 때문에 public을 자주 사용하며 특정 위치에서만 사용하게 된다면 다른 접근 제어자를 사용하면 됨
• 상수는 중앙에서 값을 하나로 관리할 수 있다는 장점도 있음
• 상수는 런타임에 변경할 수 없으며 상수를 변경하려면 프로그램을 종료하고 코드를 변경한 다음에 프로그램을 다시 실행해야 함

package final1;

// 상수
public class Constant {
    // 수학 상수
    public static final double PI = 3.14159265358979323846;
    
    // 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;
}

 

(4) ConstantMain1 - 상수 없음

• 아래의 프로그램에서 최대 참여자 수를 1000명에서 2000명으로 변경해야 한다고 하면 2곳의 변경포인트가 발생하게 됨
• 만약 애플리케이션의 100곳에서 이숫자를 사용했따면 100곳 모두 변경해야함
• 이런 의미를 정확하게 알 수 없는 하드코딩된 숫자를 매직 넘버라고하는데 이러한 문제를 상수로 해결할 수 있음

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.");
        }
    }
}

 

(5) ConstantMain2 - 상수 사용

• 1000이 입력된 부분에 Constant.MAX_USERS 상수를 사용하여 최대 참여자 수를 변경해야 한다면 해당 상수의 값만 변경하면 됨
• 하드 코딩된 숫자가 아니라 사람이 인지할 수 있는 MAX_USERS라는 변수명으로 코드가 작성되어 매직 넘버 문제를 해결함

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.");
        }
    }
}

---

2. final 변수와 참조

1) final 변수와 참조

(1) final은 변수의 값을 변경하지 못하게 막음

• 변수는 크게 기본형 변수와 참조형 변수가 있으며 기본형 변수는 10, 20 같은 값을 보관하고 참조형 변수는 객체의 참조값을 보관함
• final을 기본형 변수에 사용하면 값을 변경할 수 없고 참조형 변수에 사용하면 참조값을 변경할 수 없음

(2-1) Data

• int value: final이 아닌 변경할 수 있는 변수가 있음

package final1;

public class Data {
    public int value;
}

 

(2-2) FinalRefMain

• 참조형 변수 data에 final을 붙이고 변수 선언 시점에 참조값을 할당했으므로 참조값을 변경할 수 없음
• 그러나 참조 대상의 객체의 값은 변경할 수 있는데, Data.value는 final이 아니므로 값을 변경할 수 있음
• 즉, 참조형 변수 data에 final이 붙으면 참조형 변수에 들어있는 참조값을 다른 값으로 변경하지 못하는 것(다른 객체를 참조할 수 없는 것)이지 이 변수 이외의 다른 곳에 영향을 주는 것이 아님
• 정리하면 참조형 변수에 final이 붙으면 참조 대상 자체를 다른 대상으로 변경하지 못하는 것이고 참조하는 대상의 값은 변경할 수 있음

package final1;

public class FinalRefMain {
    public static void main(String[] args) {
        final Data data = new Data();
//        data = new Data();  // final 이므로 변경 불가, 컴파일 오류 발생

        // 참조 대상의 값은 변경
        data.value = 10;
        System.out.println(data.value);
        data.value = 20;
        System.out.println(data.value);
    }
}

2) 정리

(1) 유용한 제약

• final은 매우 유용한 제약이므로 만약 특정 변수의 값을 할당한 이후에 변경하지 않아야 한다면 final을 사용하면 됨
• 예를 들어서 고객의 id를 변경하면 큰 문제가 발생하므로 final을 선언하고 생성자로 값을 할당하면 어디선가 실수로 id값을 변경하려고 시도한다면 컴파일러가 오류를 내어 문제를 방지할 수 있음

(2) Member

• changeData()메서드에서 final인 id값을 변경하려고 시도하면 컴파일 오류가 발생함

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);
    }
}

 

(3) MemberMain

• changeData() 메서드로 id를 변경을 시도해도 id값이 변경이 되지않음
• 애초에 id는 변경하지 않는 것이 목적이기 때문에 changeData()메서드의 파라미터를 name만 입력받도록 변경하는 것이 좋음
• 만약 Member의 id필드에서 final을 사용하지 않아 id값이 변경이 되었다면 대부분 DB에서 사용자와 관련된 정보를 id로 조회하기 때문에 고객이 구매한 내역, 장바구니에 담긴 내역이 갑자기 사라지게 되므로 매우 위험함
• 항상 제약이 중요함! 본인이 짠 코드도 나중에 지나면 모르는 경우가 많은데 상수를 보면 이유는 몰라도 바꾸면 안된다는 의미이기 때문에 확실한 제약을 줄 수 있음

package final1.ex;

public class MemberMain {
    public static void main(String[] args) {
        Member member = new Member("myId", "kim");
        member.print();
        member.changeData("myId2", "ma");
        member.print();
    }
}
/* 출력결과
id: myId name: kim
id: myId name: ma
*/