[Java] Lecture - Day 1~2

🖥 Basic Java - Day 1~2

👉🏻 [Chapter 01] 자바 시작

프로그래밍 언어

• 컴퓨터가 실행할 프로그램을 작성하기 위한 언어
• Machine Language
  • 이진수로 구성된 언어
  • 컴퓨터 CPU는 기계어만 이해하고 처리 가능
• Assembly Language
  • 기계어 명령을 니모닉 기호로 일대일 대응시킨 언어
• 고급 언어
  • 사람이 이해하기 쉽고, 복잡한 작업, 자료 구조, 알고리즘을 표현하기 위해 고안된 언어
  • 절차 지향 언어와 객체 지향 언어로 나눌 수 있음
• Source File : 프로그래밍 언어로 작성된 텍스트 파일
• Compile : 소스 파일을 컴퓨터가 이해할 수 있는 기계어로 만드는 과정
  • Java : .java -> .class
  • C : .c -> .obj -> .exe
  • Cpp : .cpp -> .obj -> .exe

자바의 태동

• 1991년 Green Project
  • 선마이크로시스템즈의 제임스 고슬링 에 의해 시작
  • 1995년에 자바 발표
• 목적
  • 플랫폼 호환성 문제를 해결하기 위해 개발
  • 플랫폼 독립적인 언어 개발
  • Platform : 하드웨어 + 운영체제
• 초기 이름 : OAK
• 2009년에 선마이크로시스템즈를 오라클 이 인수

자바의 플랫폼 독립성

• WORA(Write Once Run Anywhere)
  • 한번 작성되어 컴파일된 자바 코드는 모든 플랫폼에서 JVM만 있으면 바로 실행
  • C/Cpp 등 기존 언어가 가진 플랫폼 종속성 극복
    • 프로그램의 플랫폼이 호환성 없는 이유
      • 기계어가 CPU마다 다름
      • 운영체제마다 API 및 실행파일 형식이 다름
  • 네트워크에 연결된 어느 클라이언트에서나 실행
• WORA를 가능하게 하는 자바의 특징
  • Byte Code
    • 자바 소스코드를 컴파일한 일종의 목적코드
    • 자바 가상 머신에서 실행 가능한 바이너리 코드
      • CPU에 종속적이지 않은 중립적인 코드
      • 바이트 코드는 컴퓨터 CPU에 의해 직접 실행되지 않음
      • 자바 가상 머신이 작동 중인 플랫폼에서 실행
    • 클래스 파일에 저장
  • JVM(Java Virtual Machine)
    • 자바 바이트 코드를 실행하는 자바 가상 머신
    • 각기 다른 플랫폼에 설치
    • 동일한 자바 실행 환경 제공
    • 자바 가상 머신 자체는 플랫폼에 종속적
  • 자바 가상 머신이 인터프리터 방식 으로 클래스 파일의 바이트 코드를 해석하여 실행

자바 응용 프로그램 실행 환경

• 실행 환경
  • 자바 가상 머신 + 자바 API
• 응용 프로그램 실행
  • main() 메서드를 가진 클래스의 main() 에서 실행 시작
  • 자바 가상 머신은 필요할 때 클래스 파일 로딩, 적은 메모리로 실행 가능
• 자바의 실행
  • .java -> Compiler -> .class -> 하드웨어/운영체제/자바가상머신/프로그램
• C/Cpp의 실행
  • .cpp -> Cimpiler/Linker -> .exe -> 하드웨어/운영체제/프로그램

JDK와 JRE

• JDK(Java Development Kit)
  • 자바 개발 도구 + JRE(JVM + 자바 API)
  • 컴파일러, 컴파일된 자바 API 클래스들이 내장되어 있는 모듈 파일들, 샘플 등 포함
  • bin 디렉터리에 포함된 주요 개발 도구
    • javac : 자바 소스를 바이트 코드로 변환하는 컴파일러
    • java : 자바 응용 프로그램 실행기
      • 자바 가상 머신을 작동시켜 자바 프로그램 실행
    • javadoc : 자바 소스로부터 HTML 형식의 API 문서 생성
    • jar : 자바 클래스들을 압축한 자바 아카이브 파일 생성 및 관리
    • jmod : 자바의 모듈 파일을 만들거나 모듈 파일의 내용 출력
    • jlink : 응용 프로그램에 맞춘 맞춤형 JRE 제공
    • jdb : 자바 응용 프로그램의 실행 중 오류를 찾는 데 사용하는 디버거
    • javap : 클래스 파일의 바이트 코드를 소스와 함께 보여주는 디어셈블러
• JRE(Java Runtime Environment)
  • 자바 실행 환경
  • JVM 포함
  • 컴파일된 자바 API들이 내장되어 있는 모듈 파일

자바의 배포판

• Java SE
  • Standard Edition
  • 데스크탑과 서버 응용 개발 플랫폼
• Java ME
  • Micro Edition
  • 모바일용 배포판
• Java EE
  • Enterprise Edition
  • Java SE + 인터넷 기반 서버사이드 컴퓨팅 관련 API 추가

모듈 프로그래밍

• Modularity
  • Java 9에서 정의된 새로운 기능
  • Module : 자바 패키지들과 이미지, XML 파일 등의 자원들을 묶은 단위
  • Module Programming : 자바 응용 프로그램을 마치 직소 퍼즐을 연결하듯이 필요한 모듈을 연결하는 방식으로 작성
• 목적
  • 세밀한 모듈화를 통해 자바 응용 프로그램이 실행되는데 필요가 없는 모듈을 배제하여 작은 크기로 배포하게 함
  • 작은 크기의 실행 환경 구성
  • 소형 IoT 장치 지원

자바 API

• API(Application Programming Interface)
  • JDK에 포함된 클래스 라이브러리
  • 개발자는 API를 이용하여 쉽고 빠르게 자바 프로그램 개발
  • 자바 API는 패키지 형태로 제공됨

자바 응용의 종류

• 데스크톱 응용 프로그램
  • 가장 전형적인 자바 응용 프로그램
  • PC 등의 데스크톱 컴퓨터에 설치되어 실행
  • JRE가 설치된 어떤 컴퓨터에서도 실행
• Servlet 응용 프로그램
  • 웹 서버에서 실행되는 서버용 자바 프로그램
  • 데이터베이스 서버 및 기타 서버와 연동하는 복잡한 기능 구현 시 사용
  • 사용자 인터페이스가 필요없는 응용
  • 웹 서버에 의해 실행을 통제
• 안드로이드 앱

자바의 특성

• 플랫폼 독립성
• 객체 지향
  • 캡슐화, 상속, 다형성 등을 지원
• 클래스로 캡슐화
  • 자바의 모든 변수나 함수는 클래스 내에 선언
  • 내부 클래스 작성 가능
• 소스와 클래스 파일
  • 하나의 소스 파일에 여러 클래스 작성 가능
  • 하나의 소스 파일에 public 클래스는 하나만 가능
  • 소스 파일의 이름과 public으로 선언된 클래스 이름은 같아야 함
  • 다수 클래스를 가진 자바 소스를 컴파일하면 클래스마다 별도의 클래스 파일 생성
• 실행 코드 배포
  • 자바 응용 프로그램은 한 개의 클래스 파일 또는 다수의 클래스 파일로 구성
  • 여러 폴더에 걸쳐 다수의 클래스 파일로 구성된 경우 jar 파일로 압축하여 배포 및 실행
  • 자바 응용 프로그램 실행은 main() 메서드에서 시작
    • 하나의 클래스 파일에 두 개 이상의 main() 메서드는 있을 수 없음
• 패키지
  • 서로 관련이 있는 여러 클래스를 패키지로 묶어 관리
  • 패키지는 폴더 개념
• 멀티스레드
  • 여러 스레드의 동시 수행 환경 지원
• 가비지 컬렉션
  • 자바 언어는 메모리 할당 기능은 있어도 메모리 반환 기능은 없음
    • 잉여 메모리는 자바 가상 머신에 의해 자동 반환됨
• 실시간 응용 프로그램에 부적합
  • 실행 도중 예측할 수 없는 시점에 가비지 컬렉션 실행 때문
• 안전
  • 타입 체크 엄격
  • 포인터 개념 없음
• 쉬움
  • 포인터 개념 없음
  • 동적 메모리 반환을 하지 않음
  • 다양한 라이브러리 지원
• 실행 속도 개선을 위한 JIT 컴파일러 사용
  • JVM이 바이트 코드를 인터프리터 방식으로 실행
  • JIT 컴파일 기법으로 실행 속도 개선
    • JIT(Just In Time) : 실행 중 바이트 코드를 기계어 코드로 컴파일하여 기계어를 실행하는 기법

👉🏻 [Chapter 02] 자바 기본 프로그래밍

기본적인 이해

• class 키워드로 클래스 선언
• public으로 선언 시 다른 클래스에서 해당 클래스 접근 가능
• 주석문
  • // 한 라인 주석
  • /* 여러 행 주석 */
• main() 메소드
  • public static void로 선언
  • String[] args로 실행 인자 전달 받음
• Method
  • C/C++ 에서의 함수를 메소드로 지칭
  • 클래스 바깥에 작성 불가능
  • 메소드 내에서 선언된 변수는 지역 변수
    • 지역 변수는 메소드 실행 종료 시 저장 공간을 반환함

Identifier

• 클래스, 변수, 상수, 메서드 등에 붙이는 이름
• 규칙
  • 특수 문자, 공백 또는 탭은 사용 불가능
    • _, $ 는 사용 가능
      • 첫 번째 문자로 사용할 수 있으나 일반적으로 사용하지 않음
  • 유니코드 문자 및 한글 사용 가능
  • 자바 언어의 키워드는 사용 불가
  • 첫 번째 문자로 숫자는 사용 불가
  • 불린과 널은 사용 불가
  • 길이 제한 없음
• 대소문자를 구별함

Data Type

• 기본 타입
  • boolean
    • 논리 타입
    • 1bit
    • true, false
  • char
    • 문자 타입
    • 2byte
    • Unicode
  • byte
    • 정수 타입
    • 1byte
    • -128~127
  • short
    • 정수 타입
    • 2byte
    • -32768~32767
  • int
    • 정수 타입
    • 4byte
    • $-2^{32}~2^{32}-1$
  • long
    • 정수 타입
    • 8byte
    • $-2^{63}~2^{63}-1$
  • float
    • 실수 타입
    • 4byte
    • -3.4E38~3.4E38
  • double
    • 실수 타입
    • 8byte
    • -1.7E308~1.7E308
• 레퍼런스 타입(C/Cpp의 포인터와 유사한 개념)
  • about class
  • about interface
  • about array
  • about enum

문자열

• 문자열은 기본 타입이 아님
• String 클래스 로 문자열 표현

변수와 선언

• 변수 : 프로그램 실행 중 데이터를 저장하기 위한 공간
  • 값은 프로그램 수행 중 변경될 수 있음
• 변수 선언 : 변수의 데이터 타입에서 정한 크기의 메모리 할당

Literal

• 프로그램에서 직접 표현한 값(데이터 그 자체)
• 정수, 실수, 문자, 논리, 문자열 리터럴 존재
• 정수 리터럴
  • 15 : 10진수 리터럴
  • 015 : 8진수 리터럴
  • 0x15 : 16진수 리터럴
  • 0b0101 : 2진수 리터럴
  • 정수 리터럴은 int 형으로 컴파일
  • long 리터럴은 숫자 뒤에 L 또는 l을 붙여 표시
    • long g = 24L;
• 실수 리터럴
  • 소수점 형태나 지수 형태로 표현한 실수
  • 실수 타입 리터럴은 double로 컴파일
  • 숫자 뒤에 f(float)나 d(double)을 명시적으로 붙이기도 함
    • float f = 0.1234f;
    • double w = .1234D;
• 문자 리터럴
  • 단일 인용부호로 문자 표현
  • 특수문자 리터럴은 백슬래시로 시작
    • \b : backspace
    • \t : tab
    • \n : line feed
    • \f : form feed
    • \r : carriage return
    • \" : double quote
    • \' : single quote
    • \\ : backslash
• 논리 리터럴
  • true or false
  • boolean 변수에 치환하거나 조건문에 이용
  • 자바에서 0과 1은 거짓과 참으로 사용 불가
• null 리터럴
  • 레퍼런스에 대입 사용
• 문자열 리터럴
  • 이중 인용부호로 묶어 표현
  • 문자열 리터럴은 String 객체로 자동 처리