JAVA(1)

📖Java

🔍변수

변수는 “메모리 공간(그릇)”으로, 메모리 공간에 값(value)을 할당(assign)한 후 사용한다.

 

✔️Type이란?

기본형(Primitive Type): 값 저장

미리 정해진 크기의 데이터 표현으로 변수 자체에 값을 저장한다.

 

참조형(Reference Type): 주소 저장

크기가 미리 정해질 수 없는 데이터의 표현으로, 변수에는 실제 값을 참조할 수 있는 주소만 저장한다.

 

자바는 변수에 대입, 리턴, 함수 인자 값을 전달하는 Pass By Value를 사용한다.

*Pass By Value: 대입, 리턴, 함수 인자 값을 전달할 때 메모리의 값을 전달하는 것

• 기본형(Primitive Type): 메모리에 지정된 실제 값이 전달된다. ⇒ Pass By Value
• 참조형(Reference Type): 메모리에 저장된 참조 값(hash code)가 전달된다. ⇒ Pass By Reference

 

✔️기본형의 크기

8개의 Type

논리형: boolean

정수형: byte, short, int, long

실수형: float, double

문자형: char

⇒int가 정수의 default, double이 실수의 default

⇒byte는 8bit인데 2^7까지만 처리하는 이유: 부호 때문

 

 

🔍형 변환(Type Casting)

변수의 형을 다른 형으로 변환하는 것

char ↔ int

기본형은 기본형끼리, 참조형은 참조형끼리 형 변환이 가능하다.

• boolean은 다른 기본형과 호환되지 않음
• 기본형과 참조형의 형 변환을 위해서 Wrapper 클래스를 사용한다.

 

✔️명시적 형변환과 묵시적 형변환

• 명시적

int i = 300; byte b = (byte)i;

• 묵시적

byte b = 10; int i = (int)b; int i2 = b;

 

 

값의 크기, 타입의 크기가 아닌 타입의 표현 범위가 커지는 방향으로 할당한 경우는 묵시적 형변환 발생

byte(8) → short / char(16) → int(32) → long(64) → float(32) → double(64)

char: 2Byte의 정수(16bit)

• 명시적 형변환은 값 손실이 발생할 수 있으므로 프로그래머 책임하에 형변환을 진행한다.
• 묵시적 형변환은 자료의 손실 걱정이 없으므로 형변환 연산 생략한다.

 

 

🔍연산자와 형변환

1.피연산자의 크기가 4B 이하라면 int형으로 형변환 후 연산이 진행된다.

즉, byte, short, char 타입의 경우 int형으로 형 변환 후 연산이 진행된다. 즉, 아래와 같은 예시에서 명시적인 형변환을 필요로 한다.

byte b1 = 10;
byte b2 = 20;
//byte b3 = b1 + b2;
byte b3 = (byte)(b1+b2);

2. 산술 이항 연산자는 연산 전에 피연산자의 타입을 일치시키며, 피연산자 중 큰 타입으로 형변환 후 연산이 진행된다.

int i1 = 10;
long l1 = 20;
//int i2 = i1 + l1;
int i2 = (int)(i1+l1);

 

✔️&,&& 그리고 |,||

&와 |은 비트연산자, &&와 ||은 논리연산자이다. 각각의 차이점은 비트 연산자는 모든 피연산자에 대한 연산을 수행하고, 논리연산자는 앞의 연산으로 그 결과가 명확하면 이후의 피연산자에 대한 연산이 이루어지지 않는다.

//(1)
int a = 10;
int b = 20;
System.out.println((a += 10) > 15 | (b -= 10) > 15);
System.out.println("a = " + a + ", b = " + b); //a=20, b=10

//(2)
a = 10;
b = 20;
System.out.println((a += 10) > 15 || (b -= 10) > 15);
System.out.println("a = " + a + ", b = " + b); //a=20, b=20

따라서 위의 예제에서 (1)번 경우와 (2)번 경우에서 연산수행 후 a와 b값의 차이가 발생한다. ||의 경우 논리연산자이기 때문에 (a+=10)>15의 연산에서 연산 결과가 정해지고 따라서 (b-=10)>15의 연산이 수행되지 않는다.

 

 

 

📖객체지향 프로그래밍

장점

• 블록 형태의 모듈화된 프로그래밍
  • 신뢰성 높은 프로그래밍
  • 추가/수정/삭제 용이
  • 재사용성

 

객체지향 언어의 특징

추상화, 다형성, 상속, 데이터 은닉과 보호

 

 

🔍추상화

현실의 객체가 갖는 속성과 기능은 추상화되어 클래스에 정의되며, 클래스는 구체화되어 프로그램의 객체가 된다.

public class MovieTest{	
	public static void main(String[] args){
		Movie movie;
		movie = new Movie();
		movie.movieId = 1;
		movie.title = "영화제목";
		movie.director = "영화감독";
	}
}

 

stacks

• 메서드들의 실행공간으로, thread 당 하나의 stack이 생성된다.

heap

• 객체를 저장하기 위한 영역으로, thread에 의해 공유된다.

meta-space

• 클래스 정보 처리

 

 

🔍상속

상속은 기존(상위)클래스의 자산을 자식 클래스에서 재사용하기 위한 것

• extends 키워드 사용한다.
• 모든 클래스는 Object 클래스를 상속받는다.
• 생성자는 상속이 불가능하다.
• 단, 상위 클래스의 접근지정자가 자식 클래스의 접근 지정자보다 크거나 같아야한다. 예를 들어, 부모의 접근지정자가 default이고 자식이 다른 package에 있다면 접근할 수 없으므로 override된 메서드가 호출되지 않는다.
• this()나 super()는 자식 클래스 생성자의 맨 첫 줄에서만 호출할 수 있다. ⇒ this()와 super()를 같이 사용할 수 있는 방법은 없다.
• 자바는 객체를 생성하는 그 시점에 상속이 이루어진다.

public class Person{
	String name;
	int age;

	void sleep(){...}
	void eat(){...}
}

public class Student extends Person{
	String school;

	void study(){...}
}

❗Java: 단일 상속

Java는 단일 상속만 지원한다. 대신 interface와 포함 관계(has a)로 단점을 극복가능하다.

• 다중 상속의 경우 여러 클래스의 기능을 물려받을 수 있다는 장점이 있으나 관계가 매우 복잡해지는 단점이 있다. 예를 들어, 동일한 이름의 메서드가 두 상위 클래스에게 모두 있다면 하위 클래스는 어떤 메서드를 쓸 것인가?

상속: 구현상속과 타입상속

구현상속: implements 키워드를 통해 인터페이스를 상속받아 구현

타입상속: extends 키워드를 통해 클래스가 다른 클래스를 확장하는 것

 

 

🔍다형성(Polymorphism)

데이터의 다형성(=형변환)

데이터의 다형성은 메소드의 오버로딩을 줄일 수 있다.

Primitive

byte⇒short/char⇒int⇒long⇒float⇒double

Reference

모든 sub 객체는 super type으로 자동 형변환 됨

 

메서드의 다형성

• 호출에 대한 편리성 제공

오버로딩과 오버라이딩 ⇒ “메소드 호출에 대한 편리성”

• 동일한 기능에 대해 여러 형태의 함수를 제공한다.
• 동일한 기능일 때 같은 이름으로 호출하므로 호출에 대한 편리성 제공

method Overloading : 인자에 따라 여러 개의 함수를 제공, 인자로 구별

method Overriding : 부모 or 자식으로 구별

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상속의 목적은 “수정”이 적절하다. 재사용이 목적이라면 상속이 아니라, 속성으로 넣어두고 사용하는 것이 더 효과적일 수 있다. 이는 Java는 동적 바인딩을 통해 런타임에 메소드 호출을 동적으로 결정하는 것과 관련이 있다.

 

C++은 linking이 compile time에 이루어지고, virtual이라는 키워드 사용 시에만 필요한 method의 객체를 호출한다. 반면, Java는 미리 linking이 이루어질 수 없다.(compile 타임에 linking이 이루어질 수 없다.) 클래스 load 시에 static 한 메서드가 있다면 linking이 이루어지며, 그 외에는 메서드 호출 시에 linking이 이루어진다. 즉, JAVA는 객체 지향으로 위해 동적 바인딩을 선택했기 때문에 상대적으로 느리다.

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✔️다형성의 활용

다형성 활용 예1-다른 타입의 객체를 다루는 배열

• Object는 모든 클래스의 조상이다.

Object 배열은 어떤 타입의 객체라도 다 저장할 수 있음

• 자바의 자료 구조를 간단하게 처리할 수 있다.

이와 같은 특성을 이용하여 Collection API가 등장하게 됨

 

예를들어, 다음과 같은 Object 배열은 어떠한 타입의 자료도 저장할 수 있다. 하지만 상위 타입으로 올라갈수록 활용도는 높아지지만 코드의 복잡성이 높아진다.(언제나 캐스팅을 하고 들어가야 하는 문제점이 있다.) 따라서 Java API처럼 공통 기능인 경우 Object를 파라미터로 사용하겠지만 많은 경우 비즈니스 로직상 최상위 객체를 사용하는 것이 좋다.

Object[] objs = new  Object[4];
objs[0]="Hello";
objs[1]=objs;
objs[2]=new SpiderMan();
objs[3]=3; //auto boxing;
objs[3]=Integer.valueOf(3); //정확히는 Wrapper 클래스의 형태로 저장된다.

 

 

다형성의 활용 예2 - 매개변수의 다형성

ex) System.out.println(Object x){}

 

✔️다형성과 참조형 객체의 형 변환

메모리에 있더라도 참조하는 변수의 타입에 따라 접근할 수 있는 내용이 제한된다. 메모리에 올라가 있는 것과 사용할 수 있는 것은 다르다.

public class Person{
	String name;
	int age;

	void sleep(){...}
	void eat(){...}
}

public class Student extends Person{
	String school;

	void study(){...}
}

public class StudentTest(){
	public static void main(String[] args){
		Person person = new Person();
		Student student = new Student();
		person = student;
		person.study(); //컴파일 에러 발생
	}
}

본 상황을 “shadow impact”라고 한다. 다형성을 통해 부모 클래스 타입의 참조 변수로 자식 클래스의 객체를 다룰 때, 실제 객체의 타입에 따라 동적으로 메소드 호출이 결정된다. 즉, 실제 메모리에 있지만 가려져 있는 상태이다.

 

✔️Reference 형변환

Up casting(자동 형변환)

sub 타입에서 super 타입으로 형변환 ⇒ 모든 sub 타입의 객체는 super 타입으로 자동 형변환 된다.

Down casting(명시적 형변환)

super 타입에서 sub 타입으로 형변환 ⇒ super 타입이 참조 하고 있는 객체의 타입으로만 형변환 된다.

*참조하고 있는 객체의 타입이 아닌 다른 타입으로 형변환하면 ClassCaseException이 발생한다.

*부모는 자식을 품을 수 있지만, 자식은 부모를 품을 수 없다.

 

✔️instanceof

Reference 타입에 대한 형검사를 수행한다.

• 형식] 객체 instanceof Type
• 객체가 해당 타입이면 true, 해당 타입이 아니면 false
• 주의 사항 : 형검사할 때에는 sub 타입부터 검사해야 한다.

 

 

 

📖추상 클래스(abstract class)와 인터페이스(interface)

🔍추상 클래스

자손 클래스에서 반드시 재정의해서 사용되기 때문에 조상의 구현이 무의미한 메서드로, 구현부가 없다는 의미로 abstract 키워드를 메서드 선언부에 추가한다.

⇒abstract method design pattern

추상(abstract)클래스는 상속 전용의 클래스로, 자식 클래스는 abstract method를 반드시 재정의할 책임을 가진다. 클래스에 구현부가 없는 메서드가 있으므로 객체를 생성할 수 없다.

즉, abstract 클래스는 구현의 강제를 통해 프로그램의 안정성을 향상시키는 역할을 한다.

 

사용목적

• 다형성에 의해서 가볍게 상속해서 사용하고 싶을 때 사용한다.
• 성능저하를 줄일 수 있다.
• 설계시 무조건 override해야한다면 제어할 목적으로 사용할 수 있다.

 

🔍Interface

인터페이스는 최고 수준의 추상화 단계로, 일반 메서드는 모두 abstract 형태이다.

• JDK 8에서 default method와 static method 추가되었다.

형태: 클래스와 유사하게 interface 키워드로 선언한다.

멤버 구성

• 모든 멤버변수는 public static final이며 생략가능하다.
• 모든 메서드는 public abstract이며 생략가능하다.

 

인터페이스 상속

• 클래스와 마찬가지로 인터페이스도 extends를 이용해 상속이 가능하다.
• 클래스와 다른 점은 인터페이스는 다중 상속이 가능하다는 점이다.

public interface Heroable extends Fightable, Transformable{}

• 클래스는 헷갈릴 메소드 구현이 있었지만, 인터페이스는 메서드 구현 자체가 없기 때문에 헷갈릴 일이 없다.
• implements한 클래스는 모든 abstract 메서드를 override해서 구현하거나 구현하지 않을 경우 abstract 클래스를 표시해야 한다.

 

인터페이스의 필요성

• 구현의 강제로 표준화 처리 → 손쉬운 모듈 교체 지원

 

default method

인터페이스에 선언된 구현부가 있는 일반 메서드

→default 메서드는 abstract가 아니기 때문에 반드시 구현해야할 필요성이 없어진다.

• default method의 충돌
• JDK 1.7까지는 구현부가 없었으므로 충돌이 없었으나, JDK 1.8부터는 default method는 무시된다.

 

 

 

📖Singleton 패턴

해당 클래스로부터 단 하나의 객체를 생성할 것을 보장하는 패턴

 

규칙

1. 생성자의 access modifier는 private으로 선언해야 한다.
2. 내부에서 생성해서 객체를 전달할 static 메소드 제공해야 한다.
3. 내부에서 생성된 객체는 static으로 선언한다.

class MySingleton{
	private static MySingleton instance = new MySingleton();
	private MySingleton() {}
	public static MySingleton getInstance() {
//		synchronized (MySingleton.class) {
//			if(instance == null) {
//				instance = new MySingleton();
//			}	
//		}
		return instance; 
	}
}

public class SingletonTest {
	public static void main(String[] args) {
		MySingleton instance1 = MySingleton.getInstance();
		MySingleton instance2 = MySingleton.getInstance();
		System.out.println(instance1==instance2); //true
	}
}