静的クラスと静的メソッドについて理解したいです。

###私はJavaを始めて１日も経ってないです。
静的クラスがあるなら動的クラスもあるの？
staticをつければ静的クラスになるのか？
そもそも静的クラスとは何か、静的メソッドって何？
のレベルです。
Java本格入門という本を読んでいるのですが、説明を見ても理解しがたく、困っています。
教えて頂けると、ありがたいです。

行動規範の内容に同意します

回答3件

「static」をそのまま訳すと「静的」になるため、static修飾子がついたネストクラス※、フィールド、メソッドをそれぞれ「静的ネストクラス」、「静的フィールド」、「静的メソッド」などと呼ぶことがあります。ですが、何か「動的」なものがあってそれに対して「静的」であるということではなく、歴史的経緯でstaticと付けているだけです。それぞれは「クラスの名前空間にあるクラス」、「クラス変数」、「クラスメソッド」と理解するのが無難です(これらの用語はオブジェクト指向での用語であって、Javaの用語では無い事に注意してください)。

※ ネストクラスとはクラス定義の中に入れ子で定義されているクラスのことです。一番外側の通常のクラスはトップレベルクラスと言われ、トップレベルクラスにstatic修飾子を付けることはできません。また、ローカル変数、局所クラス(メソッド内で定義するクラス)もstatic修飾子を付けることはできません。

###なぜstaticなのか

遡ればB言語やBCPLの時からあるものもありますが、こういった予約語(修飾子、型名、制御文)や各記号の意味や構文等の文法はC言語に由来します。C → C++ → Javaという継承の流れであり、それらを見ないとなぜstaticを付けるのかは理解できないでしょう。

Cはオブジェクト指向を考慮した言語ではないため、クラスなどはありませんでした。それでもstaticは存在し、次のように使われていました。

staticを付けたローカル変数は、静的記憶期間の変数として扱い、プログラム起動時に変数は生成され、関数が終了しても変数は破棄されず、再度関数が呼び出されたときは、前回の変数の値が維持されている。
なお、staticが付いていないローカル変数は、autoが付いている見なし、関数の呼び出しの度に毎回生成され、関数が終了した時点で自動的に破棄される。(auto自体は省略可能であり、通常は省略して使う。)
staticを付けた外部変数(関数の外で宣言された変数)や関数は、ファイルスコープ(そのファイルからしか見えない)になる。

ローカル変数での使い方はstaticとautoの対比であり、まさしく静的な生成される変数と動的に生成される変数と言っても良いものでした。しかし、外部変数や関数の使い方は単にスコープの制限であり、既にstaticという単語の意味とはかけ離れたものになっています。

C++になるとここにオブジェクト指向の概念が加わり、クラスのメンバー(メンバー変数とメンバー関数があり、Javaでいうフィールドとメソッドに相当する)にstatic修飾子を付けられるようにしました。その場合は次のようなものです。

staticを付けたメンバー変数は、プログラム起動時に一つのみ生成され、個々のインスタンスとは関係無しにアクセスできる。(クラスにそのものに紐付いた変数、いわゆるクラス変数)
staticを付けたメンバー関数は、個々のインスタンスとは関係無しに呼び出せる。ただし、内部でstaticが付いていないメンバー変数やメンバー関数は使用できない。(クラスにそのものに紐付いた関数、いわゆるクラスメソッド)

staticメンバー変数の使い方は起動時に生成などローカル変数に近い物がありますが、クラスそのものに紐付いていると言うことが重要なことです。これと併せてstaticメンバー関数もクラスそのものに紐付くとされました。もう、この時点で「静的」という言葉の本来の意味にはなっていません。そもそも(ラムダ式などで動的に作成する場合を除いて)全ての関数はプログラムが起動された時点で初めから存在しており、静的に生成されるも何も無いからです。

では、なぜstaticという言葉を選んだのかですが、C++ではCから予約語をなるべく増やしたくないというのがあったからだと思われます。C++はCのスーパーセットであり、Cで書いたコードがほぼそのまま動くように考慮して作られました。予約語を増やすことは、その予約語を変数名に使っているプログラムを全て書き換えることになるため、慎重に行う必要があります。そのため、既存の予約語を別の意味で再利用するという手法が使われたと思われます。近年でもC++11からautoがCとは別の意味で再利用されています。

最後にJavaです。JavaはC++のオブジェクト指向部分に強く影響を受けて作られた言語です。そのため、修飾子の使い方等も踏襲した部分があります(全てではありませんが)。staticもその中の一つです。Javaのstaticも、クラスに紐付く、インスタンスから独立している、という意味以外の何者でもありません。「静的」などという意味はとうの昔に失われてしまっているのです。

###他言語

C++やJavaから強く影響を受けたオブジェクト指向言語はこのstaticの使い方をそのまま踏襲しています。D、C#、PHP、JavaScript等です。いわゆるC-like言語とかC-family言語とかC風言語とか言われるものが該当します。これはC++やJavaを学んだものにとってわかりやすいというのが採用の理由だと思います。

逆に文法的な影響が薄い言語では、staticでクラス変数やクラスメソッドを作りません。Smalltalk、Objectvi-C、Python、Ruby、VB.NET、Scala、Kotlin、Perl6等です。

なお、Swiftではstatic修飾とclass修飾の両方があり、それぞれ細部が異なるようです。あまり詳しくないので、詳しい人から聞いてください。

プログラミングを始めたばかりの人にする説明じゃ無いような…。

投稿2017/09/15 22:55