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자바 | Java

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By 탱
59 min read

KT 에이블스쿨 6기 자바에 진행한 강의 내용 정리한 글입니다.

프로그래밍 언어 종류

컴퓨터와 인간 사이를 연결할 수 있는 매개체이며 컴퓨터에 작업을 시키기 위한 도구

  • 자바(Java): 임베디드, 웹, 안드로이드 소프트웨어(SW) 개발 분야
  • C/C++: 하드웨어(HW) 장치 제어 및 임베디드 SW 분야
  • C++/C#: 데스크탑 앱 또는 ASP. NET 기반 웹 SW 분야
  • 파이썬(Python): 빅데이터 분석 및 머신러닝 SW 분야
구분컴파일러 언어인터프리터(스크립트) 언어
코드 변환 시점컴파일 타임에 소스 코드를 전체 변환 후 실행런타임에 한 줄씩 바이트코드로 변환 후 실행
실행 파일 생성 여부실행 파일 생성실행 파일 생성 X
단계 분리 여부컴파일 단계와 실행 단계가 분리인터프리트 단계와 실행 단계 분리 X
변환 및 실행 방식컴파일은 한 번만 수행코드 실행 시마다 인터프리트 과정 반복 수행
실행 속도코드 실행 시 빠름반복 수행으로 실행 속도가 느림

Java

특징

  • 객체 지향성: 모든 것을 객체로 취급하며, 클래스를 통해 객체를 정의
  • 플랫폼 독립성: 자바 가상 머신(JVM) 위에서 실행되기 때문에 한번 작성한 코드는 어떤 플랫폼에서도 실행 가능
  • 자동 메모리 관리: 가비지 컬렉터를 통해 사용하지 않는 메모리를 자동으로 정리
  • 보안성: 실행되기 전 바이트코드를 검증하여 안전성을 확보
  • 멀티스레드 지원: 언어 차원에서 멀티스레딩을 지원하여 복잡한 프로그램도 효율적으로 동작 가능
  • 리치 라이브러리: 풍부한 표준 라이브러리와 다양한 오픈 소스 라이브러리가 지원
  • 네트워크와 분산 처리 지원: 인터넷 기반의 애플리케이션 개발에 필요한 강력한 네트워킹 기능을 제공
  • 동적 로딩(Dynamic Loading): 필요한 시점에 클래스를 동적으로 로딩하여 사용 가능
    • 자바에서는 CLass.forName(), ClassLoader 등의 메커니즘을 통해 구현
    • 모든 코드를 프로그램 시작 시 한번에 메모리에 올리지 않고 필요할 때마다 해당 부분만 로드하여 사용
    • 메모리 사용 효율을 높이고 애플리케이션의 시작 시간을 단축시키는 효과

개발 과정

  1. 소스 파일 작성(Source File Writing): .java 확장자를 가진 자바 소스 코드 파일 작성
  2. 컴파일(Compilation): javac 컴파일러로 소스 파일을 컴파일하여 .class 파일(바이트 코드) 생성
  3. 로딩(Loading): 클래스 로더가 .class 파일을 JVM에 로드
  4. 링킹(Linking): 검증(Verification), 준비(Preparation), 해석(Resolution) 단계를 거쳐 실행 준비
  5. 초기화 (Initialization): 클래스 변수 초기화 및 정적 블록 실행
  6. 실행(Execution): JVM의 인터프리터나 JIT 컴파일러가 바이트코드 실행

JVM & JRE & JDK

JVM(Java Virtual Machine)

  • JVM은 자바 소스코드로부터 만들어지는 자바 바이트 코드를 실행할 수 있음
  • JVM은 플랫폼에 의존적
    • 리눅스의 JVM과 윈도우즈의 JVM은 다름
  • 컴파일된 바이트 코드는 어떤 JVM에서도 동작
  • JVM의 역할
    • 바이트 코드를 읽고 검증하고 실행
    • 실행환경(Runtime Environment)의 규격을 제공

JRE(Java Runtime Environment)

  • 컴파일된 자바 프로그램을 실행시킬 수 있는 자바 환경
  • JVM이 자바 프로그램을 동작시킬 때 필요한 라이브러리 파일들과 기타 파일들을 가짐
  • JRE는 JVM의 실행환경을 구현
  • 자바 프로그램을 실행시키기 위해선 JRE를 반드시 설치되어야 함
  • 자바 프로그래밍 도구는 포함되어 있지 않음
    • 자바 프로그래밍을 하기 위해선 JDK 필요

JDK(Java Development Kit)

  • 자바 프로그래밍 시 필요한 컴파일러 등 포함
  • 개발을 위해 필요한 도구(javac, java 등)들을 포함
  • JDK를 설치하면 JRE도 같이 설치됨
  • JDK = JRE + @

Java SE & EE & ME

Java SE(Java Platform Standard Edition)

  • 데스크톱, 서버, 임베디드 시스템을 위한 표준 자바 플랫폼
  • 자바 가상머신 규격 및 API 집합을 포함
  • Java EE, ME는 목적에 따라 SE를 기반으로 기존의 일부를 택하거나 API를 추가하여 구성
  • JDBC나 기본적인 기능이 모두 포함되어 있기 때문에 Android 개발할 때 주로 SE를 사용

Java EE(Java Platform Enterpise Edition)

  • 자바를 이용한 서버측 개발을 위한 플랫폼
  • 기존 SE에 웹 어플리케이션 서버에서 동작하는 분산 멀티미디어를 제공하는 자바의 기능을 추가 한 서버를 위한 플랫폼
  • JAVA SE의 서버측을 위한 기능을 부가하였기 때문에 SE 기능을 모두 포함

Java ME(Java Platform Micro Edition)

  • 임베디드를 위한 자바 플랫폼
  • JAVA ME 또는 J2ME 등으로 불림
  • 제한된 자원을 가진 휴대전화, PDA, 세톱박스 등에서 JAVA 프로그래밍 언어를 지원

자바 타입

데이터가 저장되는 메모리와 프로그램에서의 처리 방식을 명시

  • 기본형 타입(프리미티브 타입), 참조형 타입(레퍼런스 타입)
    • 기본형 타입: 실제 값을 Stack 메모리에 저장
      • byte, short, int, long, float, double, char, boolean으로 총 8종류 제공
      • 정수형, 실수형, 문자형, 논리형으로 구분
    • 참조형 타입: 실제 값의 주소를 Heap 메모리에 저장
      • array, enum, class, interface으로 총 4종류 제공
  • 선언한 타입(정수형, 실수형)의 표현 범위를 벗어나면 오버플로우 또는 언더플로우가 발생
    • 오버(언더)플로우란 해당 타입의 표현 가능 최대(최소) 범위를 초과할 때 발생하는 현상
  • Heap 메모리에 생성된 인스턴스 Frame에 일종의 포인터인 참조값을 가지고 있어 이를 통해 인스턴스를 핸들링

자바 타입의 종류

  • 스택 메모리: 메서드 내의 지역 변수 저장소로 사용되며 메서드 호출과 함께 할당되고 메서드가 끝나면 해제
    • 속도가 빠르고 관리가 단순
  • 힙 메모리: 객체와 인스턴스가 저장되는 영역으로 가비지 컬렉션의 대상
    • 메모리의 할당과 해제가 유동적이며 메모리 관리가 스택에 비해 복잡

자바 변수

다양한 정보를 저장할 수 있는 메모리를 지정하는 이름

  • 자바 컴파일러는 항상 명시적 데이터 타입(Explicit Data Type)을 선언한 변수만 처리 가능
  • 정수인지 실수인지 정확히 지정해야 함
  • 클래스를 변수처럼 선언 가능
    • 선언 방법: 데이터 타입을 선언하는 방법과 동일 (인스턴스: 생성되는 객체)

연산자

기본 데이터 타입

연산자 종류연산자설명 
형변환 연산자(cast)하나의 항을 형변환해 주는 연산자 
산술 연산자+, -, *, /, %, +=, -=, *=, /=, %=수학에서 가장 일반적으로 사용하는 연산자
이항 연산자, 단항 연산자로 분류		 
관계 연산자>, <, >=, <=, ==, !=대소관계를 나타내는 연산자’
비트 연산자&, ^, \|, <<, >>, <<=, >>=, ^=, &=, \|=비트 단위로 연산
주로 비트를 0과 1로 끄고 키는 연산이나 비트 단위로 전후로 이동해 결과를 내는 연산자		 
논리 연산자&&, \|\|, &, ^, \|, !, [조건] ? [true] : [false]항 두 개를 비교하여 true와 false의 결과를 연산 
  • 오버플로우
    • 변수가 표현할 수 있는 최대 범위를 초과할 때 발생
    • 주로 정수형 변수(int, long)에서 발생
    • int의 최대값(약 21억) 초과 또는 최소값(-21억) 미만일 때 발생
    • 너무 큰 양수나 너무 작은 음수 할당 시 발생
  • 언더플로우
    • 부동 소수점 수에서 매우 작은 값이 정확하게 표현되지 않아 0으로 처리될 때 발생
    • 주로 부동 소수점 수(float, double)에서 발생
    • 결과가 0에 가까워질 때 발생
    • 정수형 연산에서는 발생하지 않지만 부동 소수점 연산에서 관찰됨

참조형 타입
기본형 타입과 달리 빈 객체를 의미하는 Null 존재

구분메모리의 크기기본값
클래스4바이트null
인터페이스4바이트null
배열4바이트null
열거4바이트null

문자열

  • 문자열 리터럴은 내부적으로 newString()을 호출해 생성한 객체
  • 내용이 같은 문자열 리터럴이라면 더 이상 새로운 String 객체를 생성하지 않은 채 기존 리터럴을 공유
  • 리터럴을 공유한 인스턴스의 저장 주소값이 동일

문자열 비교

==와 != 연산자는 두 문자열의 내용을 비교하는 것이 아니라 동일한 객체인지 검사

String 클래스에서 제공하는 문자열 비교 메서드

메서드설명
int compareTo(String s)문자열을 사전 순으로 비교해 정수값을 반환
int compareTolgnoreCase(String s)대·소문자를 무시하고 문자열을 사전 순으로 비교
boolean equals(String s)주어진 문자열 s와 현재 문자열을 비교한 후 true/false를 반환
boolean equalslgnoreCase(String s)주어진 문자열 s와 현재 문자열을 대·소문자 구분없이 비교한 후 true/false를 반환

문자열 조작

메서드설명
char charAt(int index)index가 지정한 문자를 반환
String concat(String s)주어진 문자열 s를 현재 문자열 뒤에 연결
boolean contains(String s)문자열 s를 포함하는지 조사
boolean endsWith(String s)끝나는 문자열이 s인지 조사
int indexOf(String s)문자열 s가 나타난 위치를 반환
boolean isBlank()길이가 0 혹은 공백 있으면 true 반환 (자바 11부터)
boolean isEmpty()길이가 0이면 true 반환
int length()길이를 반환
String repeat(int c)index부터 시작하는 문자열의 일부를 반환
boolean startsWith(String s)시작하는 문자열이 s인지 조사
String substring(int index)index부터 시작하는 문자열의 일부를 반환
String toLowerCase()모두 소문자로 변환
String toUpperCase()모두 대문자로 변환
String trim()앞뒤에 있는 공백을 제거한 후 반환

정적 메서드

정적 메서드설명
String format()주어진 포맷에 맞춘 문자열을 반환
String join()주어진 구분자와 연결한 문자열을 반환(자바 8부터)
String valueOf()각종 기초 타입이나 객체를 문자열로 반환

배열

변수들을 연속된 집합체로 모아 놓은 것으로 동일한 이름을 사용하며 인덱스로 각 항목을 구분

배열의 기초

선언
실제는 배열 변수의 선언

1
2

int[] scores; // 배열 선언 방법 1
int scores[]; // 배열 선언 방법 2

배열의 선언과 생성
실제는 배열 변수의 선언과 초기화

배열 원소의 접근
배열이름[인덱스];

배열의 크기

  • 배열이 생성될 때 배열의 크기가 결정
  • 배열의 length 필드가 배열의 크기를 나타냄

동적 배열

  • 처리할 데이터의 개수가 고정된 경우가 아니라면 정적 배열은 자원을 낭비하거나 프로그램을 다시 컴파일
  • 크기가 유동적인 배열을 지원하기 위하여 ArrayList 클래스를 제공
1
2
3
4

참조변수.add(데이터) // 데이터를 동적 배열에 원소로 추가
참조변수.remove(인덱스번호) // 동적 배열에서 인덱스 번호의 원소를 제거
참조변수.get(인덱스번호) // 동적 배열에서 인덱스 번호의 원소를 가져오기
참조변수.size() // 동적 배열에 포함된 원소 개수

응용

for ~ each 반복문

  • JDK 5부터 도입된 것으로 for문을 개선한 방식
  • 특정 원소를 나타내기 위한 인덱스를 사용하지 않음
  • 처리 순서
    1. 배열에서 다음 순서로 가져올 항목이 있으면 2단계로, 없으면 for 반복을 끝냄
    2. 배열의 항목을 변수에 저장
    3. 실행문을 처리
    4. 1단계로 이동

가변 개수 인수

  • JDK 5부터는 메서드에도 데이터 타입이 같은 가변 개수(variable length)의 인수를 전달 가능
  • 가변 개수 인수를 가진 메서드를 호출하면 내부적으로 배열을 생성하여 처리

객체의 배열

  • 객체 배열은 객체를 참조하는 주소를 원소로 구성
  • 생성자를 호출하여 객체를 생성해야 함

열거 타입

필요성

  • 초기의 방식: 숫자로 표현
    • 문제점1: 개발자가 각 숫자의 의미를 모두 외워야 함
    • 문제점2: 숫자만으로는 컴파일러가 무슨 의미인지 알 수 없음
    • 문제점3: 프로그램 실행 시 의미 없는 숫자로만 출력
  • 개선 시도: 상수 사용
    • 장점: 개발자가 상수 이름만으로도 의미를 파악 가능
    • 단점: 컴파일러가 타입을 체크할 수 없는 등의 문제는 여전히 존재
  • 해결책: 열거 타입(Java 5부터)

열거 타입과 응용

서로 연관된 사건들을 모아 상수로 정의한 java.lang.Enum클래스의 자식 클래스

  • 선언
    • enum 열거타입이름 {상수목록}
  • 응용
    • 일종의 클래스 타입인 열거 타입도 생성자, 필드 및 메서드를 가질 수 있음
    • 열거 타입 상수는 생성자에 의한 인스턴스
    • 생성자, 필드 및 메서드와 열거 타입 상수를 구분하기 위하여 다음과 같이 열거 타입 상수 뒤에 반드시 세미콜론을 추가하여 구분

제어문

  • 역할
    • 프로그램 내에서 똑같은 명령을 반복적으로 수행
    • 자바 프로그램이 원하는 결과를 얻기 위해서는 순차적인 흐름을 제어해야하는 경우
    • 제어 구조는 순차처리, 선택처리, 반복처리로 구분
  • 종류
    • 조건문, 반복문, 기타 제어문으로 구분
      • 조건문: if, if / else, if / else if / else, 삼항연산자, switch 을 제공
      • 반복문: while, do/while, for, Enhanced for(향상된 for) 를 제공
      • 기타 제어문: continue, break 를 제공
        • 반복 제어문에서 건너뛰거나 종료를 시키기 위해 사용

객체지향 기초

  • 소프트웨어 객체는 현실 세계의 객체를 필드와 메서드로 모델링한 것
  • 소프트웨어 객체는 상태를 필드(Field)로 정의하고, 동작을 메서드(Method)로 정의
    • 필드: 객체 내부에 선언된 변수를 의미
    • 메서드: 객체 내부에 정의된 동작

절차 지향 프로그래밍

  • 일련의 동작을 순서에 맞추어 단계적으로 실행하도록 명령어를 나열
  • 데이터를 정의하는 방법보다는 명령어의 순서와 흐름에 중점
  • 수행할 작업을 예상할 수 있어 직관적인데, 규모가 작을 때는 프로그래밍과 이해하기가 용이
  • 소프트웨어는 계산 위주이므로 절차 지향 프로그래밍이 적합

객체 지향 프로그래밍

  • 소프트웨어의 규모가 커지면서 동작과 분리되어 전 과정에서 서로 복잡하게 얽혀 있는 데이터를 사용했기 때문에 절차 지향 프로그래밍 방식의 한계
  • 절차 지향 프로그램은 추후 변경하거나 확장하기도 어려움
  • 현실 세계를 객체 단위로 프로그래밍하며, 객체는 필드(데이터)와 메서드(코드)를 하나로 묶어 표현

특징

  • 캡슐화(정보은닉)
    • 캡슐화는 데이터 은닉(Data Hiding)이라고도 하며, 객체지향 프로그래밍의 중요한 특징
    • 관련된 데이터와 메서드를 하나의 단위로 묶고, 구현의 세부사항을 외부로부터 감춤
    • 외부에서는 내부 동작 방식을 알 필요 없이 제공된 인터페이스만 사용
  • 상속
    • 자녀가 부모 재산을 상속받아 사용하듯이 상위 객체를 상속받은 하위 객체가 상위 객체의 메서드와 필드를 사용하는 것
    • 상속은 개발된 객체를 재사용하는 방법 중 하나
  • 다형성
    • 대입되는 객체에 따라서 메서드를 다르게 동작하도록 구현하는 기술
    • 실행 도중 동일한 이름의 다양한 구현체 중에서 메서드를 선택 가능
  • 추상화
    • 현실 세계의 객체는 수많은 상태가 있고 다양한 동작을 하지만, 클래스에 모두 포함하기는 어렵기에 추상화(Abstraction)하는 과정이 필요
    • 추상화는 현실 세계의 객체에서 불필요한 속성을 제거하고 중요한 정보만 클래스로 표현하는 일종의 모델링 기법
    • 사람마다 추상화하는 기법이 같지 않으므로 각 개발자는 클래스를 다르게 정의 가능

클래스 선언과 객체 생성

  • 보통 소스 파일마다 하나의 클래스를 선언하지만, 2개 이상의 클래스를 하나의 파일로 선언 가능
  • 하나의 파일에 클래스가 둘 이상 있다면 하나만 public으로 선언할 수 있고, 해당 클래스 이름은 소스 파일 이름과 동일해야 함

클래스 구성 요소와 멤버 접근

  • 클래스의 구성 요소
    • 멤버: 필드, 메서드
      • 지역변수: 메서드 내부에 선언된 변수
        • 매개변수: 일종의 지역 변수
    • 생성자
    • 참고
  • 필드와 지역변수의 차이
    • 필드는 기본값이 있지만 지역변수는 기본 값이 없어 반드시 초기화
    • 필드는 클래스 전체에서 사용할 수 있지만, 지역 변수는 선언된 블록 내부의 선언된 후에서만 사용 가능
  • 필드와 메서드 접근
    • 객체참조변수.멤버
    • 클래스 내부에서 자신의 멤버에 접근하려면 참조 변수 this 혹은 참조 변수 없이 그냥 멤버 이름 그대로 사용하면 됨

접근자와 설정자

클래스 내부에 캡슐화된 멤버를 외부에서 사용할 필요

  • private으로 지정된 필드에 값을 반환하는 접근자와 값을 변경하는 설정자는 공개된 메서드
  • 일반적으로 접근자는 get, 설정자는 set으로 시작하는 이름을 사용
  • 필드 이름을 외부와 차단해서 독립시키기 때문에 필드 이름 변경이나 데이터 검증도 가능

생성자

객체를 생성하는 시점에서 필드를 다양하게 초기화

생성자 사용

  • 클래스이름 변수 = new 클래스이름(..);
  • 생성자 이름은 클래스 이름과 동일
  • 생성자의 반환 타입은 없음
  • 생성자는 new 연산자와 함께 사용하며 객체를 생성할 때 호출
  • 생성자도 오버로딩 가능

디폴트 생성자

  • 모든 클래스는 최소한 하나의 생성자가 존재
  • 만약 생성자가 선언하지 않으면 컴파일러가 자동으로 디폴트 생성자를 추가

정적 멤버

자바는 static 키워드로 클래스의 필드를 공유할 수 있도록 지원

  • 인스턴스 변수
    • static 키워드로 지정되지 않아 공유되지 않은 필드로 인스턴스마다 자신의 필드를 생성
    • 인스턴스 변수는 객체별로 관리
    • 객체를 생성할 때 인스턴스 변수도 객체가 소멸될 때는 자동으로 소멸
  • 정적 변수 혹은 클래스 변수
    • static 키워드로 지정하여 모든 인스턴스가 공유하는 필드

상속

  • 자식 클래스는 부모 클래스에서 물려받은 멤버를 그대로 사용하거나 변경할 수 있고, 새로운 멤버도 추가 가능
    • 자식 클래스는 대체로 부모 클래스보다 속성이나 동적이 더 많음

부모·자식 클래스의 관계

is-a(상속 관계)has-a(소유 관계)
원은 도형이다.
사과는 과일이다.
Tandem은 Bike다.		자동차는 엔진이 있다.
스마트폰은 카메라가 있다.
컴퓨터는 마우스가 있다.

메서드 오버라이딩

물려받은 메서드를 자식 클래스에게 맞도록 수정하는 것을 의미

  • 규칙
    • 부모 클래스의 메서드와 동일한 시그너처를 사용
      • 반환 타입까지 동일해야 함
    • 부모 클래스의 메서드보다 접근 범위를 더 좁게 수정 불가
    • 추가적인 예외(Exception)가 발생할 수 있음을 나타낼 수 없음
  • 오버라이딩 불가
    • private 메서드 : 부모 클래스 전용이므로 자식 클래스에 상속되지 않음
    • 정적 메서드 : 클래스 소속이므로 자식 클래스에 상속되지 않음
    • final 메서드 : final 메서드는 더 이상 수정할 수 없으므로 자식 클래스가 오버라이딩할 수 없음
  • 부모 클래스의 멤버 접근
    • 자식 클래스가 메서드를 오버라이딩하면서 자식 객체는 부모 클래스의 오버라이딩된 메서드를 숨김
    • 숨겨진 메서드를 호출하려면 super 키워드 사용
      • super는 현재 객체에서 부모 클래스의 참조를 의미
비교 요소메서드 오버라이딩메서드 오버로딩
메서드 이름동일동일
매개 변수동일다름

패키지

클래스 파일을 묶어서 관리하기 위한 수단으로 파일 시스템의 폴더를 이용

  • 패키지에 의한 장점
    • 패키지마다 별도의 이름 공간(Namespace)이 생기기 때문에 클래스 이름의 유일성을 보장
    • 클래스를 패키지 단위로도 제어할 수 있기 때문에 좀 더 세밀하게 접근 제어
  • 대표적인 패키지
    • java.lang 패키지: import 문을 선언하지 않아도 자동으로 임포트되는 자바의 기본 클래스를 모아둔 것
    • java.awt 패키지: 그래픽 프로그래밍에 관련된 클래스를 모아둔 것
    • java.io 패키지: 입출력과 관련된 클래스를 모아둔 것
  • 패키지 선언
    • 주석문을 제외하고 반드시 첫 라인에 위치
    • 패키지 이름은 모두 소문자로 명명하는 것이 관례
      • 일반적으로 패키지 이름이 중복되지 않도록 회사의 도메인 이름을 역순으로 사용
  • 패키지 사용
    • 다른 패키지에 있는 공개된 클래스를 사용하려면 패키지 경로를 컴파일러에게 알려줘야 함
  • import문
    • 패키지의 경로를 미리 컴파일러에게 알려주는 문장
    • import문은 소스 파일에서 package문과 첫번째 클래스 선언부 사이에 위치

접근 지정자의 접근 범위

접근 지정자동일 클래스동일 패키지자식 클래스다른 패키지
publicOOOO
protectedOOOX
없음OOXX
privateOXXX

접근 지정자 사용 시 주의사항

  • private 멤버는 자식 클래스에 상속되지 않음
  • 클래스 멤버는 어떤 접근 지정자로도 지정 가능하지만, 클래스는 protected와 private으로 지정 불가능
  • 메서드를 오버라이딩할 때 부모 클래스의 메서드보다 가시성을 더 좁게 할 수는 없음

Final 클래스와 메서드

  • Final 클래스
    • 더 이상 상속될 수 없는 클래스
    • 대표적인 final 클래스로는 String 클래스
  • final 메서드
    • final클래스는 클래스 내부의 모든 메서드를 오버라이딩 불가능
    • 특정 메서드만 오버라이딩하지 않도록 하려면 final 메서드로 선언

타입 변환과 다형성

  • 객체의 타입 변환
    • 참조 타입 데이터도 기초 타입 데이터처럼 타입 변환 가능
    • 상속 관계일 경우만 타입 변환 가능
    • 기초 타입처럼 자동 타입 변환과 강제 타입 변환이 존재

추상 메서드 & 추상 클래스

  • 추상 메서드
    • 메서드 본체를 완성하지 못한 메서드
    • 무엇을 할지는 선언할 수 있지만, 어떻게 할지는 정의할 수 없음
  • 추상 클래스
    • 보통 하나 이상의 추상 메서드를 포함하지만 없을 수도 있음
    • 주로 상속 계층에서 자식 멤버의 이름을 통일하기 위하여 사용

인터페이스

  • 대표적인 인터페이스
    • java.lang 패키지: CharSequence, Comparable, Runnable 등
    • java.util 패키지: Collection, Comparator, List 등
  • 인터페이스의 구조
    • 인터페이스 멤버에 명시된 public, static, final, abstract 키워드는 생략 가능
    • 생략한 키워드는 컴파일 과정에서 자동으로 추가
    • 인터페이스 파일 확장자도 java
    • 컴파일하면 확장자가 class인 파일을 생성
  • 인터페이스에 의한 장점
    • 인터페이스만 준수하면 통합에 신경 쓰지 않고 다양한 형태로 새로운 클래스를 개발 가능
    • 클래스의 다중 상속을 지원하지 않지만, 인터페이스로 다중 상속 효과를 간접적으로 얻을 수 있음

인터페이스와 추상 클래스의 차이

분류인터페이스추상 클래스
구현 메서드포함 불가(단, 디폴트 메서드와 정적 메서드는 예외)포함 가능
인스턴스 변수포함 불가능포함 가능
다중 상속가능불가능
디폴트 메서드선언 가능선언 불가능
생성자와 main()선언 불가능선언 가능
상속에서의 부모인터페이스인터페이스, 추상 클래스
접근 범위모든 멤버를 공개추상 메서드를 최소한 자식에게 공개

인터페이스와 다형성

  • 인터페이스 타입
    • 인터페이스도 클래스처럼 하나의 타입이므로 변수를 인터페이스 타입으로 선언 가능
    • 인터페이스의 구현 클래스는 그 인터페이스의 자식 타입
    • 인터페이스 타입 변수가 구현 객체를 참조한다면 강제 타입 변환 가능

제네릭

  • 클래스 내부에서 사용할 데이터 타입을 외부에서 지정하는 기법
  • 데이터 타입(Data Type)을 일반화(Generalize)하는 것을 의미
  • 클래스나 메소드에서 사용할 내부 데이터 타입을 컴파일 시 미리 저장하는 방법
  • 제네릭 사용시에 클래스나 메소드 내부에 사용되는 객체의 타입 안정성 향상
  • 반환 값에 대한 타입 변환 및 타입 검사에 들어가는 비용 절감

제너릭 타입

제너릭 타입설명
T타입(Type)을 나타냄
일반적으로 클래스나 인터페이스에서 타입 매개변수로 사용
E요소(Element)를 나타냄
주로 컬렉션에서 사용되는 항목의 타입을 지정할 때 사용
K키(Key)를 나타냄
맵(Map) 같은 자료구조에서 키의 타입을 지정할 때 사용
V값(Value)을 나타냄
맵(Map)에서 값의 타입을 지정할 때 사용
N숫자(Number)를 나타냄
숫자 타입의 제한을 두고 싶을 때 사용

사용 방법

  • 제너릭 타입은 타입을 파라미터로 가지는 클래스와 인터페이스
  • 제너릭 타입은 클래스 또는 인터페이스 이름 뒤에 <>부호가 붙고 사이에 타입 파라미터가 위치

제너릭 클래스

  • 클래스를 설계할 때 구체적인 타입을 명시하지 않고 타입 파라미터로 넣어두었다가 실제 설계한 클래스가 사용되어질 때
  • ExClassGeneric exGeneric = new ExClassGeneric<>(); 형태
    • 구체적인 타입을 지정하면서 사용하면 타입 변환을 최소화 시킬 수 있음

제네릭 메소드

  • 리턴 타입을 정의하기 전에 제네릭 타입에 대한 정의를 반드시 명시
  • 제네릭 클래스가 아닌 일반 클래스 내부에도 제네릭 메서드를 정의
  • 클래스에 지정된 타입 파라미터와 제네릭 메서드에 정의된 타입 파라미터는 관계 없음
  • 즉, 제네릭 클래스에 <T> 를 사용하고, 같은 클래스의 제네릭 메서드에도 <T> 로 같은 이름을 가진 타입 파라미터를 사용하더라도 둘은 전혀 관계 없음

제네릭 와일드 카드

와일드카드 타입에는 총 세가지의 형태가 있으며 물음표(?)라는 키워드로 표현

  • 제네릭 타입<?> : 타입 파라미터를 대치하는 것으로 모든 클래스나 인터페이스타입 가능
  • 제네릭 타입<? extends 상위타입> : 와일드카드의 범위를 특정 객체의 하위 클래스만 가능
  • 제네릭 타입<? super 하위타입> : 와일드카드의 범위를 특정 객체의 상위 클래스 가능

예외(Exception)

  • 예외(Exception)
    • 사용자의 잘못된 조작 또는 개발자의 잘못된 코딩으로 인해 발생하는 프로그램 오류
    • 예외 처리 프로그램 통해 정상 실행상태 유지 가능
    • 예외 발생 가능성이 높은 코드 컴파일할 때 예외 처리 유무 확인
  • 일반 예외(Checked Exception)
    • 컴파일할 때 발견되는 예외
    • 반드시 예외 처리를 해야 프로그램이 실행
    예외 클래스설명
    IOException입력 및 출력 작업 실패 또는 인터럽트 시 발생하는 예외
    FileNotFoundException파일이 없을 때 발생하는 예외
    ParseException문자열을 파싱하는 도중 문제가 발생했을 때 발생하는 예외
    ClassNotFoundException요청한 클래스를 찾을 수 없을 때 발생하는 예외
    SQLException데이터베이스 접근 오류나 다른 오류들 때문에 발생하는 예외
    MalformedURLException잘못된 형식의 URL을 지정할 경우 발생하는 예외
    InterruptedException쓰레드가 작업 중 인터럽트될 때 발생하는 예외
    NoSuchMethodException요청한 메소드를 찾을 수 없을 때 발생하는 예외
    NoSuchFieldException요청한 필드를 찾을 수 없을 때 발생하는 예외
  • 실행 예외(runtime exception, Unchecked Exception)
    • 프로그램 실행 중에 발생하는 예외
    • 컴파일 할 때는 문제가 없다가 실행하면서 발생
    예외 종류설명
    NullPointerException객체 참조가 null인 경우에 접근할 때 발생
    ArrayIndexOutOfBoundsException배열의 인덱스가 유효 범위를 벗어났을 때 발생
    ArithmeticException산술 연산 예외, 예를 들어 0으로 나눌 때 발생
    NumberFormatException문자열을 숫자로 변환하려고 할 때 형식에 맞지 않는 경우 발생
    ClassCastException객체를 잘못된 타입으로 캐스팅하려고 할 때 발생
    IllegalArgumentException메서드에 부적합한 인자를 전달했을 때 발생
    IllegalStateException객체가 메서드 호출에 적절하지 않은 상태일 때 발생
    IndexOutOfBoundsException인덱스가 범위를 벗어났을 때, 예를 들어 문자열의 인덱스 접근 시 발생
    UnsupportedOperationException지원되지 않는 연산을 요청할 때 발생

예외 처리 방법

  • try-catch 블록
    • try-catch 블록을 사용하는 것은 가장 일반적인 예외 처리 방법
    • 코드 블록을 try로 감싸 예외가 발생할 수 있는 부분을 명시하고, catch 블록에서 해당 예외를 처리
  • throws 키워드
    • 메서드가 예외를 직접 처리하지 않고 호출한 쪽으로 예외를 던짐
    • 메서드 선언부에 throws 키워드를 사용하여 해당 메서드에서 처리하지 않고 던져질 예외를 명시
    • 방법은 주로 체크 예외를 처리할 때 사용
  • finally 블록
    • finally 블록은 예외 발생 여부와 관계없이 실행되는 코드 블록
    • 주로 리소스를 해제하거나 정리하는 코드를 포함하는 데 사용
    • try 또는 try-catch 블록과 함께 사용할 수 있음

자료구조

하나의 데이터 타입으로 여러 데이터를 처리하기 위해 만들어진 개념

배열(Array)

  • 배열
    • 전통적으로 기본이 되는 자료구조
    • 데이터를 순차적으로 저장해 0부터 시작하는 인덱스를 통해 접근
    • 순차적으로 사용하는 단순한 문자나 숫자 등으로 이루어진 집합형 데이터 처리 사용시 유용
    • 자바에서 배열은 기본적인 자료형이나, 구조에 따른 제약과 사용의 불편함 등으로 List를 많이 사용
  • 특징
    • 일반적으로 배열은 선언할 때 크기가 고정
    • 데이터를 순차적으로만 접근할 수 있어 위치를 모르는 경우 효율이 떨어짐
    • 배열에 들어가는 데이터는 동일한 자료형만 가능
    • 배열 중간에 값을 추가하려면 기존 데이터를 모두 이동시켜야 함

리스트(List)

  • 리스트
    • 배열과 유사한 순차적인 자료구조 제공
    • 데이터를 접근하기 위해서 인덱스를 사용해야 하는 점은 동일
    • 배열의 문제점을 보완한 자료 구조
  • 특징
    • 데이터 크기가 고정되지 않음
    • 데이터를 다루기 위한 여러 방법을 제공
    • 리스트에 들어가는 데이터는 서로 다른 자료형으로 사용 가능
    • 배열 중간에 값을 추가하거나 삭제하기 쉬움
    • 특정 데이터가 포함되어 있는지 확인은 가능하나 검색을 위해서는 별도 구현이 필요

맵(Map)

  • 맵
    • 데이터를 키와 값의 쌍으로 저장하는 자료구조
    • 데이터를 접근하기 위해서 키를 사용하여 접근
  • 특징
    • 키는 중복된 값을 입력 불가하나 값을 중복 허용
    • 데이터를 저장할 때 해당 데이터를 찾기 위한 키를 부여
    • 사용관점에서 Array, List 보다 데이터를 검색시 효율적으로 검색 가능

컬렉션

  • 연관 있는 자료들을 모아놓은 자료구조
  • 자료구조는 데이터를 효율적으로 저장, 관리, 검색할 수 있도록 만들어 놓은 것
  • 자바에서 데이터를 유용하게 담기 위해 만들어둔 인터페이스
    • 인터페이스이기 때문에 사용자들이 사용하기 위해서는 인터페이스를 상속받아 정의해 둘 필요가 있었고, 정의된 클래스들을 자바에서 제공하여 언제든지 사용 가능
    인터페이스대표적인 구현 클래스설명
    SetHashSet
    LinkedHashSet
    TreeSe    		순서를 유지하지 않는 데이터 집합으로 중복을 허용하지 않음
    ListLinkedList
    Stack
    Vector
    ArrayList    		순서가 있는 데이터 집합으로 중복을 허용
    QueueLinkedList
    PriorityQueue    		순서가 있는 데이터 집합으로 중복을 허용
    데이터 접근시 순차적으로 접근
    (선입선출 -FIFO 구조)    		  
    Map<K,V>Hashtable
    HashMap
    LinkedHashMap
    SortedMap    		키와 값으로 이루어진 데이터 집합으로 키는 중복을 허용하지 않고, 값은 중복을 허용
  • List, Set, Queue, Map 등이 존재

컬렉션 종류의 특징

  • 셋(Set) 특징
    • 저장된 요소들이 순서가 없고, 데이터를 중복으로 저장 불가
    • 인덱스를 사용하지 않으며, iterator를 사용하여 접근
    • 자바에서 제공되는 set 의 종류로는 HashSet, TreeSet, LinkedHashSet 등이 존재
    • 집합의 개념으로 데이터가 존재하며, 데이터 정렬시 별도의 처리가 필요
    메소드명설명
    Set.add(object)Set 객체에 요소를 추가
    Set.remove(object)Set 객체에 전달 된 요소를 제거
    Set.clear()Set 객체에 모든 요소 제거
    Set.size()Set 객체의 요소 총 개수 반환
    Set.contains(object)Set 객체에 요소 존재 여부 판단
    존재 : true, 미존재 : false
    Set.isEmpty()Set 객체가 요소가 비어있는지 여부 판단
    존재 : false, 미존재 : true
  • HashSet 특징
    • 순서를 보장하지 않는 Set
    • 가장 일반적인 Set과 Hash 알고리즘을 적용한 자료구조로 가장 빠름
  • TreeSet 특징
    • Binary Search Tree 구조
    • 추가와 삭제에는 시간이 좀 더 걸리지만, 정렬 및 탐색에 성능이 좋음
    • 저장된 데이터의 값에 따라 정렬되는 구조
  • LinkedHashSet 특징
    • 데이터가 들어간 순서대로 저장하는 Set
    • 해시 테이블을 사용하여 요소의 유일성을 보장
    • 연결 리스트를 사용하여 요소의 순서를 기록
  • 리스트(List) 특징
    • 저장된 요소들이 순서가 있고 데이터 중복이 가능하고, 인덱스에 의해서 정렬
    • 컬렉션(Collection) 인터페이스 중 하나이며, ArrayList 와 LinkedList 두 종류로 존재
    • 초기 크기를 지정하지 않아도 되며, 크기 조절이 가능
    • 삭제 시 데이터 공간을 지움
    메소드명설명
    List.add(value)데이터 추가
    기존 데이터가 존재하는 인덱스 다음 인덱스에 value 저장
    List.add(index, value)중간 데이터 삽입
    index : 중간에 넣을 인덱스(배열 인덱스)
    value : 중간에 넣을 값
    중간에 값을 넣을 경우 이후 값들은 index 값이 1씩 증가
    List.set(index, value)중간 데이터 삽입과 비슷하게 index는 치환할 값 자리에 인덱스이고, value는 치환할 자리에 값
    List.remove(index)인덱스 위치에 있는 값을 삭제
    List.get(index)인덱스 위치에 있는 값 반환
    List.size()리스트에 크기(길이) 반환
  • ArrayList 특징
    • 데이터를 순차적으로 추가
    • 배열과 유사하나, 크기를 지정하지 않아도 데이터 추가시 크기 증가
  • LinkedList 특징
    • 데이터 간 링크되어 저장
    • 하나의 데이터에는 이전 데이터와 다음 데이터의 주소들이 서로 연결
    • 리스트 중간에 데이터 추가시 이전 주소의 연결을 끊고 새로 연결
    • 자바 Linked List는 더블 링크드 리스트 데이터 구조를 사용
    • 요소의 삽입과 삭제가 빈번하게 일어나는 경우 유용
  • 큐(Queue) 특징
    • FIFO(First-In-First-Out, 선입선출) 원칙을 따라 요소를 관리
    • 첫 번째로 추가된 요소가 첫 번째로 제거
    • LinkedList, PriorityQueue, ArrayDeque
    • 데이터의 순차적 처리를 효율적으로 할 수 있음
    • 멀티 스레딩 환경에서도 안전하게 사용할 수 있는 동기화된 큐 제공
    메소드명설명
    Queue.add(value)큐의 맨 뒤에 값 추가
    Queue.element()큐의 맨 앞 값 반환
    큐가 비어 있을 경우 NoSuchElementException 에러 발생
    Queue.peek()큐의 맨 앞 값 반환, 큐가 비어 있을 경우 null 반환
    Queue.poll()큐의 맨 앞 값 반환 후 삭제, 큐가 비어 있을 경우 null 반환
    Queue.remove()큐의 맨 앞 값 반환 후 삭제
    큐가 비어 있을 경우 NoSuchElementException 에러 발생
    Queue.clear()큐 전체 데이터 비우기
  • 맵(Map) 특징
    • 키(key)와 값(value) 쌍의 형태로 이루어져 있으며, 보통 검색을 목적으로 사용
    • 데이터의 순서가 없으며, 중간 삽입도 없음
    • 키(key)는 중복이 불가 하나, 값(value)은 중복 가능
    • 키(key)는 set에 저장
    메소드명설명
    Map.put(key, value)키(key)와 값(value)으로 이루어진 데이터 추가
    Map.get(key)키(key) 에 저장된 데이터 반환
    Map.remove(key)키(key) 데이터 삭제
    Map.size()Map 데이터의 사이즈 반환
    Map.containsKey(key)Map 데이터에 키(key) 존재 여부 판단
    존재 : true, 미존재 : false
    Map.containsValue(value)Map 데이터에 값(value) 존재 여부 판단
    존재 : true, 미존재 : false
  • HashMap 특징
    • 동기화를 지원하지 않아 멀티 스레드 환경에서 데이터 일관성 보장 안됨(단일 스레드 개발 환경에 사용 추천)
    • 키(key) 와 값(value)에 null 데이터로 추가 가능
    • 중복된 키(key) 로 값(value) 저장시 신규 데이터 대체
  • HashTable 특징
    • 동기화를 지원하며, 멀티 스레드 환경에서 데이터 일관성 보장
    • 키(key) 와 값(value)에 null 데이터로 추가 불가
    • 중복된 키(key) 로 값(value) 저장시 이전 데이터로 유지
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