[Java] 핵심 키워드

Updated: 2022-02-25 Categories: CS

자바에서 꼭 알아야하는 핵심 키워드에 대해 알아보자

용어정리

변수

전역 변수(== 멤버 변수, 필드)
- 인스턴스 변수 : 클래스 내부에 선언한 변수
- 클래스 변수 : 인스턴스 변수를 static으로 선언한 변수
지역 변수
- 메소드 내부에 선언한 변수
- 매개 변수(파라미터) 포함

클래스 vs 객체 vs 인스턴스

클래스 : 코드상으로만 존재하는 설계
객체 : 설계된 클래스를 선언한 상태
인스턴스 : 객체를 초기화하여 메모리에 할당한 상태
객체가 인스턴스의 의미까지 포함하므로 굳이 구분하여 말하지 않아도 된다.

함수 vs 메소드

함수 : 독립적으로 존재함
메소드 : 객체지향 언어에서 클래스에 종속적인 함수. 클래스 함수라고도 함
클래스 외부에 함수가 존재할 수 없으므로, 자바에서는 모든 함수를 메소드라 칭함

Overloading vs Overriding

Method Signature
- 자바 컴파일러가 메소드를 구분하는 기준
- 메소드의 이름, 매개변수 개수, 매개변수 타입의 순서
  - 리턴 타입은 포함 X
  - 매개변수 타입은 다형성을 보장함 (ex. Object라면 모든 타입 가능)
Overloading
- 기존에 없는 메소드를 추가하는 것
- 메소드 이름을 제외한 메소드 시그니처가 달라야함
  - 매개변수 개수, 타입이 다르면 새로운 메소드를 선언할 수 있음
- 같은 클래스 내에서 적용됨
Overriding
- 기존에 존재하는 메소드를 상속하여 재정의하는 것
- 기존의 메소드와 메소드 시그니처 + 리턴 타입이 같아야함
  - 메소드 이름, 매개변수 개수, 타입, 리턴 타입이 같아야 함
- 상속관계에서 적용되며, 부모클래스보다 접근제어자를 좁게 재정의 불가
- static 메소드는 재정의 불가
객체지향의 다형성을 장점을 얻는다.

Type

원시타입 (Primitive Type)

실제 데이터를 메모리에 저장하는 타입
- 실제 값을 stack 영역에 저장하며, 고유한 주소를 가진다.
8가지 종류가 있음
- boolean, byte, short, int, long, float, double, char

종류	데이터형	byte	bit	범위
논리형	boolean	1	8	true 또는 false
문자형	char	2	16	‘\u0000’ ~ ‘uFFFF’ (16비트 유니코드 문자 데이터)
정수형	byte	1	8	-128 ~ 127
정수형	short	2	16	-32768 ~ 32767
정수형	int	4	32	-2147483648 ~ 2147483647 (21억)
정수형	long	8	64	-9223372036854775808 ~ 9223372036854775807 (100경)
실수형	float	4	32	1.4E-45 ~ 3.4028235E38
실수형	double	8	64	4.9E-324 ~ 1.7976931348623157E308

Java에서 데이터를 다루는 최소 범위는 1 Byte
- boolean도 1bit만 필요하지만, 어쩔수 없이 1 Byte로 저장.
jvm에서는 스택 영역에 4 Byte 단위로 저장함
- 기본적으로 int로 형변환하여 연산함
- long 사용시 L, float 사용시 F를 붙여야함

참조타입 (Reference Type)

데이터가 저장된 주소값을 저장하는 타입
- stack 영역에 저장된 데이터의 주소값을 heap 영역에 저장한다
  - 주소값으로 4 byte를 할당받는다
원시타입을 제외한 모든 타입이다

차이점

각 타입마다 기본값이 있기 때문에 원시타입에는 null을 넣을수 없지만, 참조타입은 가능
원시타입은 제네릭 타입으로 사용할 수 없지만, 참조타입은 가능
원시타입은 stack에 바로 접근하기에 접근속도가 빠르지만, 참조타입은 주소를 통해 한번더 접근해야하기에(언박싱) 느리다.

Wrapper Class

8가지의 원시타입을 객체로 표현한 것
jdk 1.5부터 오토박싱과 오토언박싱을 지원한다.
- 오토박싱 : Integer a = 1
- 오토언박싱 : int a = new Integer(1)
비교시에도 오토박싱과 오토언박싱을 지원한다.
- 1 == Integer(1)
- 단 래퍼 클래스 비교시 == 사용하면 주소값을 비교함
사용이유
1. 객체이므로 Object를 사용함으로써 타입이 유연함 (메소드의 매개변수로 받을때)
2. java.util 패키지에서 객체만 처리하므로 래퍼 클래스 필요
  - 원시타입을 제네릭 타입으로 사용 불가
  - ex) ArrayList<Integer>에 1 저장시 오토박싱 일어남
3. 멀티스레드에서 동기화를 하기 위해서 (공유 메모리 영역인 힙영역에 저장되므로)

Call By Reference vs Call By Value

메소드의 매개변수 호출 방식
Call By Reference
- 매개변수에 데이터를 가리키는 주소값을 복사
Call By Value
- 매개변수에 데이터 값 자체를 복사
자바는 Call By Value !!!
- 자바는 데이터(주소값) 자체를 복사함
- 헷갈리는 이유 : 참조타입은 데이터에 주소값이 들어있는데, 이를 복사하기 때문에 Call By Reference처럼 보이기 때문

동일성 vs 동등성

동일성(identity) : 두 객체가 완전히 같은 경우
- 주소까지 완전히 동일한 객체일 때 (stack or heap 영역이 완벽히 일치)
- == 연산의 결과
동등성(equality) : 두 객체가 같은 정보를 갖고 있는 경우
- 주소가 달라도 내용이 동일할때
- equals 연산의 결과

hashcode & equals

hashcode()
- 객체가 가지는 고유의 값을 반환하는 메소드
- Object 클래스의 기본 메소드는 객체의 메모리 주소값을 해시코드로 만들어 반환한다
- HashMap과 같은 자료구조에서 동등성 비교를 위해 사용된다.
equals()
- 객체가 가진 정보로 객체의 동등성을 비교한 결과를 나타내는 메소드
- Object 클래스의 기본 메소드는 객체의 메모리 주소값을 비교한다
  - == 연산도 메모리 주소값을 비교한다
equals()와 hashcode() 두 메소드 모두 객체의 동등성을 검사하기 위한 것이다.
한 객체의 동등성 검사 기준은 동일해야 한다.
- 즉, 두 메소드 중 하나를 재정의한다면 나머지 하나도 반드시 재정의해줘야 한다!

Throwable

Error와 Exception의 차이

Error
- 시스템에 오류가 발생한 경우 (메모리 부족, 스택오버플로우 등등)
- jvm에서 발생시키기 때문에 어플리케이션 레벨에서 잡을 수 없다
Exception
- 정상적인 프로그램 흐름이 어긋날 때 발생한다 (배열 인덱스 초과, 널포인터 등등)
- 예외 상황을 예측하여 개발자가 직접 핸들링할 수 있다

Checked Exception vs UnChecked Exception

Checked Exception
- 실행 전 발생할 수 있는 에러 -> 컴파일 시점에서 발생함
- Exception 처리를 강제한다
UnChecked Exception
- 실행 중 발생할 수 있는 에러 -> 런타임 시점에서 발생함
- RuntimeException을 상속받는다.
롤백 관련 참고링크

제어자

접근제어자

허용범위 : public > protected > default > private
접근제어자는 타 사용자로부터 객체내부 접근을 제한하여 의도치 않은 오작동을 막기 위해 사용한다.
- 캡슐화(정보은닉)

일반제어자

static, final, abstract, native, transient, synchronized, volatile, strictfp

static

일반적인 변수는 jvm 힙 영역에 저장되는 반면, static 변수는 메소드 영역에 저장된다
메소드 영역은 가비지 컬렉터가 동작하지 않으므로, 프로그램 종료시까지 할당된 채로 존재함
- 모든 인스턴스가 같은 값을 유지해야할 때 사용
- 유틸 클래스처럼 인스턴스를 생성할 필요가 없는 클래스에서 사용.
장점
- 할당 과정없이 빠른 호출이 가능
단점
- 무분별하게 사용시 JVM 메소드 영역을 너무 많이 차지함

final

객체를 단 한번만 할당하는 제어자. 두번 할당하려하면 컴파일 오류 발생
변수, 메소드, 클래스에 적용할 수 있음
- 변수는 상수처럼 고정하여 사용
- 메소드는 Overriding 불가
- 클래스는 상속 불가
  - ex) Wrapper class
  - 하지만 내부 값은 변경 가능

Effectively final

Java 8 에 추가된 syntactic sugar의 일종 (문법적인 의미)
변수가 초기화 된 이후 값이 한번도 변경되지 않았다면 Final과 동일하게 컴파일러에서 처리하는 것.

generic

객체 생성 시점에 타입을 결정하여, 유연한 설계를 가능하게 하는 기능
컴파일시 타입을 미리 체크한다
ex) Collection 라이브러리

Object와의 차이

Object는 객체 생성시 타입을 지정하지 않는다.
- generic은 객체 생성시 타입을 지정해준다
Object를 사용하면 값을 리턴받을 때마다 캐스팅을 해줘야 하고, 개발자가 실수할 수도 있다
- generic을 사용하면 객체 생성시 타입을 지정했기에 캐스팅이 필요 없다.
Object는 런타임시 오류가 발생한다
- generic은 컴파일 시점에서 오류를 체크할수 있다.

syncronized

멀티 스레드 환경에서 동기화 문제를 해결하기 위한 제어자
- thread-safe한 환경을 만들기 위해 사용
- 경쟁(Race condition)을 방지
한 스레드가 자원을 점유하면 코드블록을 block 상태로 바꾸어 다른 스레드가 접근하지 못하게 함
- 코드블록을 synchronized 제어자로 감싸주면 된다
- 인스턴스 단위로 동기화됨 -> 메소드에는 잘 사용하지 않음
제대로 설정하지 않으면 비효율적으로 동작하게 된다

volatile

변수를 CPU 캐시가 아닌 메인 메모리에서 저장 + 조회할 것을 명시하기 위해 쓰이는 제어자
- 변수가 CPU 캐시를 사용하지 않도록 선언하기

자바는 성능 향상을 위해 메인 메모리에서 읽은 변수를 CPU 캐시에 저장한다
멀티스레드 환경에서 스레드마다 다른 CPU 캐시를 가지고, 이는 동기화되지 않기 때문에 데이터 무결성 보장 X
- 따라서 멀티스레드 환경에서 사용될 변수는 volatile 제어자를 붙여 메인메모리만 사용하도록 한다
- 물론 동시성 처리는 thread-safe하도록 따로 구현해야함

interface vs abstract class

abstract class

부모 클래스에서 필요한 대부분의 기능을 구현하고, 자식 클래스가 재정의할 부분은 추상 메소드로 선언하는 것
- 상속 + 다형성을 통해 기능을 확장하는 것
- 클래스와 메소드에 abstract 제어자를 붙여준다
다중 extends 불가능
필드값과 일반 메소드를 가질 수 있다.

interface

인터페이스를 implements하는 여러 클래스들의 메소드 구현을 강제하기 위해 사용한다
- 다형성을 통해 기능을 구현하는것
static 필드는 선언 가능
다중 implements가 가능하다
java 8부터 default 메소드로 기본 구현이 가능하다

정리

추상 메소드를 구현해야 한다

차이점

인터페이스는 필드값을 가지지 못한다
추상 클래스는 다중 상속이 불가능하지만 인터페이스는 다중 구현이 가능하다
의미에 차이가 있다
- 추상 클래스는 공통된 개념에 초점을 맞춘다
- 인터페이스는 공통된 기능에 초점을 맞춘다

Annotation

주석의 의미로 특별한 의미를 부여하거나 기능을 수행하도록 하는 메타데이터
- javadoc에서 파생되었음

기능

컴파일러에게 코드 작성 문법 에러를 체크하도록 정보 제공
빌드나 배치시 코드를 자동으로 생성할 수 있도록 정보 제공
런타임시 특정 기능을 실행하도록 정보를 제공

종류

표준 어노테이션 : 자바의 기본 제공 어노테이션
- @Override, @Deprecated 등
메타 어노테이션 : 어노테이션을 위한 어노테이션
- @Target, @Retention 등
마커 어노테이션 : 값을 지정할 필요가 없는 경우. 의미만 나타냄
- @Serializable, @Cloneable, @Test

생성하기

@Target()   // 적용 가능한 대상 종류 지정
@Retention( )   // 어노테이션 적용 시점 지정
public @interface 어노테이션 {
    타입 요소();
    String str(); default{};
}

정의는 인터페이스와 동일함
규칙
- 상속 불가
- 요소 타입은 기본형, String, enum, 어노테이션, Class만 허용
- ()안에 매개변수 선언 불가
- 예외 선언 불가
- 요소를 타입 매개변수로 정의 불가

Enum

Lambda

익명함수를 뜻하고, 그 자체로 일급객체가 되며 매개변수처럼 사용할 수 있다.
람다함수 내부에서는 외부 지역 변수를 사용할 수 없음
- but final or Effectively final 변수는 사용할 수 있다
- 람다 실행시 임시 스레드가 따로 생성되므로, 스택영역을 공유하지 않기 때문
- final 변수 또한 공유하는 것이 아닌 람다식에서 ‘복사’하여 사용하는 것.

Functional Interface

추상메소드가 하나만 존재하는 인터페이스
- 인터페이스가 포함하는 메소드가 여러개여도 추상메소드만 하나면 조건 만족
- @FunctionalInterface 어노테이션을 달아준다.
Functional Interface의 메소드를 람다식으로 재정의하여 사용한다
여러 종류가 있음

종류	인자값	리턴값	용도
Runnable	X	X	실행시키기
Supplier	X	T	데이터 생성
Consumer	T	X	데이터 사용
Function	T	R	타입 변환
Predicate	T	bool	조건식

Stream

컬렉션이나 배열의 요소를 내부적으로 반복 처리하는 기능
원본 객체를 변경하지 않는다.
- 원본 객체를 참조하여 어떠한 새로운 결과를 도출해 내는것
일회용으로만 사용가능하다
- stream 객체는 한번 선언하면 재사용이 불가능하다.
3가지 단계를 거쳐 사용된다
- stream 생성
- 중개 연산 : filter-map API를 사용하여 지연(lazy) 연산을 통해 선응을 최적화함
- 최종 연산 : 이때 실제로 연산이 이루어지며, 지연됐던 모든 연산을 처리한다
lambda와 stream의 장점
- 불필요한 코드를 줄여 가독성을 좋게한다.
- 내부 연산으로 병렬 처리가 가능하다
단점
- 디버깅이 힘들다
- 예외처리도 힘들다.

Reflection

객체에서 클래스의 정보를 가져와 분석할 수 있도록하는 기법
JVM에서의 런타임시 동작을 검사하고 수정하기 위해 사용된다
- 이미 로딩된 클래스에서 동일한 새로운 클래스를 동적로딩하여 사용할 수 있도록 함
- Proxy 패턴을 구현하기 위해 자주 사용된다

Class class = "객체".getClass();

한재원

용어정리

변수

클래스 vs 객체 vs 인스턴스

함수 vs 메소드

Overloading vs Overriding

Type

원시타입 (Primitive Type)

참조타입 (Reference Type)

차이점

Wrapper Class

Call By Reference vs Call By Value

동일성 vs 동등성

hashcode & equals

Throwable

Error와 Exception의 차이

Checked Exception vs UnChecked Exception

제어자

접근제어자

일반제어자

static

final

Effectively final

generic

Object와의 차이

syncronized

volatile

interface vs abstract class

abstract class

interface

정리

차이점

Annotation

기능

종류

생성하기

Enum

Lambda

Functional Interface

Stream

Reflection