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【認定Java Silver】staticメンバを理解する

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2016/06/17 14:00

 本連載では、試験範囲の中でもつまづきやすい部分や、理解しづらいトピックを紹介したいと思います。各連載では、前半に技術解説、後半に確認問題を掲載しますので、ぜひ実際に問題をときながら理解を深めてください。さて、2回目となる本稿では「staticメンバ」について解説します。main()メソッドの定義で必ず見かけるstaticですが、苦手に感じる人が少なくないようです。それだけに、インスタンスメンバとの動作や呼び出し方の違いは試験でもよく狙われますから、きちんと整理して覚えておきましょう。

本記事の目次本記事の目次

static変数とは・staticメソッドとは

ご存じのとおり、クラスには属性を表す変数と、操作を表すメソッドを定義します。このクラスに用意した変数やメソッドを総称してメンバと呼びます(図1)。

図1.メンバ
図1.メンバ

メンバ変数は、そのクラスが持つべき属性を表現するために使用します。メンバ変数には、表1に挙げたインスタンス変数static変数の2種類があります。

表1.メンバの種類
  メンバ変数 メンバメソッド
インスタンスメンバ インスタンス変数
(非static変数)
インスタンスメソッド
(非staticメソッド)
staticメンバ static変数 staticメソッド

変数を宣言するときにstatic修飾子を指定することで、static変数として扱われます。メソッドも同様に、static修飾子を指定することでstaticメソッドとして扱われます。なお、static変数はクラス変数、staticメソッドはクラスメソッドとも呼ばれ、クラスに対して静的(static)に存在するメンバであることを意味します。

サンプルSample1.javaで、インスタンスメンバとstaticメンバの定義を確認しましょう。

■Sample1.java
class Sample1 {
  int instanceVal = 100; 
  static int staticVal = 200; 
  void methodA() { 
    System.out.println("methodA(): " + instanceVal);
  }
  static void methodB() { 
    System.out.println("methodB(): " + staticVal);
  }
}

instanceValはインスタンス変数、staticValはstatic変数です。また、methodA()は非static(インスタンス)メソッド、methodB()はstaticメソッドです。定義の違いはstatic修飾子の有無だけです。では、static修飾子の有無により何が違うのでしょうか。

違うのはメモリの確保場所です。static修飾子のないインスタンスメンバには、クラスのインスタンス(オブジェクト)ごとに領域が確保されます。例えば、1つのクラスから3つのインスタンスを生成すれば、「3つ×インスタンスメンバの数」だけ領域が確保されます。領域が確保されるタイミングは、インスタンス化を行ったときです。

一方、staticメンバはクラス単位で領域が確保されます。そのため、staticメンバに確保される領域は、たとえ複数のインスタンスが生成されても、1つだけです。領域が確保されるのは、クラスをメモリ上に読み込んだときです。

図2.インスタンスメンバとstaticメンバ
図2.インスタンスメンバとstaticメンバ

static変数とstaticメソッドの呼び出し

インスタンスメンバ(変数・メソッド)を呼び出す場合、インスタンス(オブジェクト)を参照する変数を使って、「参照変数名.インスタンス変数名」や「参照変数名.インスタンスメソッド名()」と記述しますよね。これは、インスタンスメンバがインスタンス(オブジェクト)ごとに領域が確保されるためです。

一方、staticメンバ(変数/メソッド)はクラスごとに確保される領域なので、「クラス名.static変数名」や「クラス名.staticメソッド名()」と記述します。また、インスタンス化しなくても呼び出しができます。staticメンバは、クラスが読み込まれた時点でメモリ上に展開されているためです。

次に示すサンプルSample2.javaは、先ほど作成したSample1クラスの各変数、メソッドを呼び出しています。Sample1.javaのコードと照らしながら確認してみましょう。

■Sample2.java
class Sample2 {
  public static void main(String[] args) {
    //System.out.println(Sample1.instanceVal);   //① NG
    System.out.println(Sample1.staticVal);       //② OK
    //Sample1.methodA();                         //③ NG
    Sample1.methodB();                           //④ OK
    Sample1 obj = new Sample1();
    System.out.println(obj.instanceVal);         //⑤ OK
    System.out.println(obj.staticVal);           //⑥ OK
    obj.methodA();                               //⑦ OK
    obj.methodB();                               //⑧ OK
  }
}
■Sample2.javaの実行結果
200
methodB(): 200
100
200
methodA(): 100
methodB(): 200

インスタンスメンバは、インスタンス化しなければ呼び出せません。したがって、①と③はコメントを外すとコンパイルエラーとなります。また、通常、staticメンバはクラス名.メンバ名で呼び出しますが、⑥や⑧と記述しても実行可能です。


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