【認定Java Silver】staticメンバを理解する

staticメンバはどこで使うのか

ここまでに説明したとおり、インスタンスごとに持つ必要があるメンバであればインスタンスメンバを利用し、クラスで共通して持てばよいメンバであればstaticメンバを使用します。

例えば、あるクラスについてインスタンス化された数をカウントしたい場合には、static変数として数を格納する変数を用意します（コンストラクタ内で1足す）。また、読み取り専用で使用するpublic final(定数)なデータは、staticとするのもよいかもしれません。読み取り専用であれば、インスタンスごとに用意する必要はなく、クラス単位で1つあれば十分だからです。メモリの無駄使いも防げます。

あくまでクラス設計によりますが、メンバの用途に着目し、staticとインスタンスを使い分けましょう。

インスタンスメンバとstaticメンバのクラス内でのアクセス

前述のサンプルSample2.javaでは、Sample1クラスで定義したインスタンスメンバとstaticメンバに、異なるクラスであるSample2クラスからアクセスする方法を確認しました。では、クラス内でのアクセスはどうなるでしょうか？

Sample1クラスでは、クラス内でstaticメソッドからstatic変数にアクセスし、インスタンスメソッドからインスタンス変数にアクセスしていました。ここではそれら以外の組み合わせを確認します。

メンバ間のアクセスには、次のルールがあります。

• クラス内で定義したインスタンスメンバは、クラス内で定義したstaticメンバに直接アクセスできる
• クラス内で定義したstaticメンバは、クラス内で定義したインスタンスメンバに直接アクセスすることはできない

このルールをサンプルSample3.javaで確認してみましょう。このサンプルはmain()メソッドを定義していないので、コンパイルに成功することだけを確認します。

class Sample3 {
  int instanceVal;             //インスタンス変数
  static int staticVal;        //static変数

  int methodA() { return instanceVal; }           //① OK
  int methodB() { return staticVal; }             //② OK
  //static int methodC() { return instanceVal; }  //③ NG
  static int methodD() { return staticVal; }      //④ OK
  static int methodE() {                          //⑤ OK
    Sample3 obj = new Sample3();  
    return obj.instanceVal;    
  }
}

• ① インスタンスメソッド → インスタンス変数なので問題ない
• ② インスタンスメソッド → static変数なので問題ない
• ③ staticメソッド → インスタンス変数なのでコメント（//）をはずすとコンパイルエラーとなる
• ④ staticメソッド → static変数なので問題ない
• ⑤ staticメソッド → インスタンス変数だが、③のように直接ではなく、インスタンス化してからアクセスしているので問題ない。クラスの中で自分をインスタンス化することも問題ない

繰り返しになりますが、インスタンスメンバの呼び出しは、どのインスタンスに対して行うのかを明示する必要があるため、「参照変数名.インスタンスメンバ」と記述する必要があります。これは、呼び出し側のクラスと呼び出される側のクラスが別であり、当然、確保される領域も別だからです。

同じクラス内にインスタンスメンバとstaticメンバを定義した場合、実行時には別の領域に確保されます。したがって、同様の考え方から、Sample3クラスの③の呼び出しはコンパイルエラーとなりますが、⑤のように、自分自身（Sample3クラス）をインスタンス化し、参照変数名を使用することで呼び出しが可能となります。1つのクラス内でインスタンスメンバとstaticメンバが混在している場合は、アクセス方法に注意してください（図3）。