Java 문법 종합반 - 1주차

su·2023년 5월 22일
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Java공부

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Java

Java란 ?

Java: 언제 어디서나 마시는 커피처럼 어디서나 동작 가능한, 자바 커피에서 이름을 따서 만든 언어

  • 공통 실행환경 → JVM
  • 클래스와 객체가 중요 → 대표적인 객체 지향 언어
    cf)System : input에 output이 있음

Java를 배워야 하는 이유

  • 공통 실행환경이 있어 여러 기기에서 실행 가능
  • 세상과 닮아있는 개발언어로 유지 보수가 용이 (객체는 특징과 행동이 있음)
  • 안정성이 높아 오류를 방지하고 보안상 안전
  • 대규모 앱 개발 가능
  • 다양한 개발 도구와 라이브러리(도서관에 꽂혀있는 책같은 느낌으로 개발자들이 계속 만들어냄) 사용 가능

JVM(Java Virtual Machine): 자바 가상 머신

가상의 기기를 만들어주는 것
여러 기기 위에 Java 프로그램을 실행할 수 있는 가상의 기기를 만들어주는 것
Jvm이 없다면 기기별로 설정해주어야 할 수 있음

JVM 구성

  • 바이트 코드: 내가 작성한 코드에서 운영체제가 이해할 수 있는 코드로 변환
    (Compiler: java파일을 class로 바꾸는 역할 수행)
  • 인터프리터: 운영체제가 읽은 바이트 코드를 기계가 실행 가능한 기계어로 번역
  • JIT 컴파일러: 인터프리터의 효율을 높여주는 서포터 해석기
  • 메모리 영역: 운영체제로부터 JVM이 할당받은 메모리 영역
  • 클래스 로더: 바이트 코드를 메모리 영역에 담는 운반기
  • 가비지 컬렉터: 메모리 영역에서 쓰지 않는 데이터를 주기적으로 흡수해가는 청소기

변수

변수 - 접시에 값 담기

  1. 저장공간의 선언

    값을 다루기 위해서 값을 저장해둘 저장공간(그릇)의 선언 필요
    선언 시 저장공간(그릇)에 담을 값의 타입과 이름을 명시하여 선언

    • 값의 타입: 저장공간의 종류
    • 값의 이름: 저장공간의 이름
  2. 값의 저장

    저장공간에 값을 저장하는 2가지 방법

    • 초기화: 선언과 동시에 값을 저장
      int num = 4;
    • 덮어쓰기: 선언 이후에 값을 저장
      int num;
num = 4;

변수와 상수

  1. 변수: 변하는 저장공간
    • Java 프로그램에서 저장하는 대부분의 값은 변하는 것
    • '수'로 끝나지만 하나의 값을 저장할 수 있는 저장공간을 의미 → 변하는 것 이라는 의미에 맞게 저장하고 있는 값이 달라질 수 있음
    • 저장공간에 이름(변수명)을 붙여 필요한 값을 저장함
    • 변수는 저장되는 값의 형태에 따라 여러 모습을 지님
  2. 상수: 변하지 않는 저장공간
    • Java 프로그램에서는 변하지 않을 값을 변하지 않는 저장공간에 저장함
    • '변하지 않을 저장공간'은 저장 효율을 위해 '변하지 않을 값'을 따로 저장하는 공간이 존재하기 때문
    • 상수 또한 저장되는 값의 형태에 따라 여러 모습을 지님
      final int num = 4; // 상수로 선언(데이터 타입 앞에 final 붙이기)
num = 5; 			// 변수 값을 바꾸려고 할 경우 에러 발생

저장공간의 종류 (변수의 타입)

변수의 종류와 범위

  1. 기본형 변수

    • 논리형 변수: Boolean
      boolean flag = true; // 논리형 변수 boolean으로 선언 및 true 값으로 초기화
 flag = false;        // false 값으로도 저장 가능
    • 문자형 변수: char
      char alphabet = 'A'; // 문자 하나 저장
    • 정수형 변수: byte, short, int, long
      • 0, 1, 22와 같은 정수형 숫자 저장
      • 정수형 변수 표현 범위
        • byte: -128 ~ 127 범위의 숫자만 저장 가능
        • short (2byte): -32,768~32,767 범위의 숫자만 저장 가능
        • int (4byte): -21억 ~ 21억 범위의 숫자만 저장 가능
        • long (8byte): 9백경 정도의 매우 큰 수 저장 가능
      byte byteNum =  127;
short shortNum = 32767;
int intNum = 2147483647;
long longNum = 2147483647L; // int와 데이터값(리터럴)을 구분하기 위해 뒤에 L(접미사)을 붙임
    • 실수형 변수: float, double
      • 0.123, 0.9999와 같은 소수점 실수값 저장
      • 실수는 표현범위가 매우 넓어 정수형 변수에서 담지 못할 수 있음
        • float (4byte): 3.4 -10^38 ~ 3.4 10^38(long 보다 큼) 범위의 숫자 저장 가능
        • double (8byte): 1.7 -10^308 ~ 1.7 10^308(long 보다 큼) 범위의 숫자 저장 가능
      float floatNum = 0.123f;
double doubleNum = 0.123123123;
      • 실수형 리터럴 구분값 (리터럴 = 데이터값)
        • float와 double의 데이터값(리터럴)을 구분하기 위한 구분자로 float으로 담을 숫자 뒤에 f(접미사)를 붙임
        • float는 소수점 7자리까지 double은 소수점 16자리까지 저장(표현) 가능

  2. 참조형 변수 (어느 공간에 있는 주소값을 바라보고 있는 변수 / 길이 예측 불가)

    • 문자열 변수: String
      • "Apple", "사과" 와 같은 문장 저장
      String message = "Hi";
    • 그 외; Object, Array, List ...
      • 객체, 배열, 리스트와 같은 단일 저장공간에 담을 수 없는 값 저장
      List<int> alphabet = [0,1,2,3]; // 기본형 변수 여러 개 저장

  3. 래퍼 클래스 변수

    • 기본형 변수를 클래스로 한 번 랩핑(감싸는) 변수
    • 박싱: 기본 타입에서 래퍼 클래스 변수로 변수를 감싸는 것
    • 언박싱: 래퍼 클래스 변수를 기본 타입 변수로 가져오는 것

숫자와 문자

  • 저장공간에 저장하는 값은 0, 1을 통한 숫자값을 저장
  • 문자를 숫자로 저장하는 방법은?
    • 숫자를 문자로 짝 지어서(매핑해서) 표현
    • Java에서는 기본적으로 아스키코드 라는 규칙으로 문자를 저장(표현)
    // 숫자 → 문자
Scanner sc = new Scanner(System.in);
int asciiNum = sc.nextInt();
char ch = (char)asciiNum;
System.out.println(ch);
// 입력: 97 | 출력: a
    // 문자 → 숫자
Scanner sc = new Scanner(System.in);
char letter = sc.nextLine().charAt(0); // 첫 번째 글자만 받아오기
int asciiNum = (int)letter;            // 숫자로 형변환 하면 저장된 아스키 코드 숫자값으로 표현
System.out.println(asciiNum);
// 입력: a | 출력: 97

문자와 문자열

  • 선언 관점에서의 차이점
    • 문자(char): 문자 한 개만 저장하며 따옴표를 사용해 값 저장 (ex. 'A')
    char alphabet = 'A'; // 문자 하나 저장
    • 문자열(String): 문자 여러개를 문장 형태로 저장하며 쌍따옴표를 사용해 범위 지정 (ex. "ABC")
    String message = "Hi ~"; // 문자열 저장
  • 저장 관점에서의 차이점
    • 문자(char): 문자 뒤에 \0(널문자)가 없음
      (1byte만 쓰기 때문에 끝을 알아 데이터만 저장하면 됨)
    • 문자열(String): 문자 뒤에 \0(널문자)가 함께 저장됨
      (몇 개의 byte를 쓸지 모르기 때문에 끝 표시 필요)

참조형

참조형 변수 = 주소형 변수: 별도의 영역에 저장하고, 그 주소를 Get해서 주소값을 저장

  • 저장 관점에서 차이점
    - 기본형 변수: 원본값이 Stack 영역에 있음
    - 참조형 변수: 원본값이 Heap 영역에 있음
    - Stack 영역에는 따로 저장해둔 원본값의 Heap 영역주소를 저장
  • Stack vs Heap
    • Stack의 경우 정적으로 할당된 메모리 영역
      • 항상 그 크기가 정해서 있는 기본형 변수 저장
      • 크기가 정해져 있는 참조형 변수의 주소 값 저장
    • Heap의 경우 동적으로 할당된 메모리 영역
      • 정해진 크기를 알 수 없는, 크기에 맞게 계속해서 늘어나야 하는 참조형 변수의 원본 저장

입력 & 출력

  • 입력: 기본적으로 Scanner.in 객체의 next() 명령 사용
Scanner sc = new Scanner(System.in); // Scanner 객체를 new 명령어로 생성
String input = sc.next();            // sc의 .next()를 실행하면 input 변수에 입력한 글자를 받음
  • 출력: 기본적으로 System.out 객체의 println() 명령 사용
System.out.println("입력값 :" + input); // 입력한 글자 출력
// 결과
// {입력}
// 입력값: 입력

비트 & 바이트

변수는 그릇이라고 지칭한 byte(바이트)에 나누어서 저장함
그 byte(바이트)는 8개의 bit(비트)로 구성됨

  • Bit
    • Bit(비트)는 0과 1 형태의 2진수 데이터로써 컴퓨터가 저장할 수 있는 최소 단위
    • 정수형 값: 10진수 숫자이며 2진수 Bit로 저장
    • 4개의 Bit로 16진수 숫자를 2진수 Bit로 저장
  • Byte = 8Bit
    • Byte는 8개의 Bit로 구성
    • 1 Byte 내에서 숫자 변수는 Bit 2진수를 10진수로 저장
      • 10진수로는 0~255까지 정
    • 1 Byte 내에서 문자 변수의 경우만 Bit 2진수를 16진수로 저장

변수 타입 바꾸기 (형변환)

형변환

  • Java 프로그래밍 시, 문자열로 입력받은 변수를 숫자로 변환해 계산하고 싶은 경우나 문자열에 숫자값을 추가하고 싶은 경우 등.. 어떤 변수형을 다른 형으로 변환해야할 경우가 있음
  • 주로 기본형 변수인 정수 ↔ 실수 ↔ 문자 들 사이에서 일어남

정수형 실수형 간 발생하는 형변환

  • 정수 ↔ 실수 간 변환 시, (원하는 타입) 명령을 통해 변환 가능 (캐스팅)
  • Double / Float to Int
// (int) 캐스팅 방식으로 실수를 정수로 치환 (실수형의 소수점 아래자리는 버려짐)
double doubleNum = 10.101010;
float floatNum = 10.1010f;
int intNum;
intNum = (int)doubleNum; // double → int
intNum = (int)floatNum;  // float → int
  • Int to Double / Float
// (double) / (float) 캐스팅으로 정수형을 실수형으로 변환
int intNum = 10;
double doubleNum = (double)intNum; // int → double
float floatNum = (float)intNum;    // int → float

자동 형변환

  • Java 프로그래밍에서 형변환을 직접적으로 캐스팅 하지 않아도 자동으로 형변환되는 케이스

  • 프로그램 실행 도중 값 저장 혹은 계산 시 자동으로 타입 변환

    1. 자동 타입변환은 작은 크기의 타입에서 큰 크기의 타입으로 저장될 때 큰 크기로 형변환 발생
      // byte → int
byte byteNum = 10;
int intNum = byteNum;       
System.out.println(intNum);    // 10
// char → int
char charAlphabet = 'A';
intNum = (int)charAlphabet;
System.out.println(intNum);    // 65
// int → long
intNum = 100;
long longNum = intNum;
System.out.println(longNum);   // 100.0
// int → double
intNum = 200;
double doubleNum = intNum;
System.out.println(doubleNum); // 200.0
    2. 작은 크기의 타입이 큰 크기의 타입과 계산될 때 자동으로 큰 크기의 타입으로 형변환 발생
      int intNum = 10;
double doubleNum = 5.5;
double result = intNum + doubleNum;
// 정수로 나누기 (소수점 버림)
intNum = 10;
int iResult = intNum / 4;      // iResult: 2
// 실수로 나누기 (소수점 저장)
intNum = 10;
double dResult = intNum / 4.0; // dResult: 2.5

    ✍️ 자동 형변환 vs 강제 형변환

    • 작은 타입 → 큰 타입
      • 더 큰 표현범위를 가진 타입으로 변환: 값 손실 X
      • 값 손실 없이 변환 가능하므로 컴파일러가 자동으로 형변환 해줌
    • 큰 타입 → 작은 타입
      • 더 작은 표현범위를 가진 타입으로 변환: 값 손실 O
      • 값 손실이 생기므로 자동 형변환 없이 개발자가 선택해 형변환
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