[CS] 이것이 자바다 - 자바, 변수와 타입

CH01. 자바 시작하기

자바란?

자바 소개

자바 초기

• 1995년 썬 마이크로시스템즈(Sun MicroSystems)에서 자바(Java)언어 발표
• Oak(오크)라는 언어에서부터 시작, 가전제품에서 사용될 목적
• 메모리 미치 CPU를 지나치게 많이 사용하여 윈도우 프로그래밍 언어로는 부적합하다는 문제점

인터넷 활성화 이후

• 웹 애플리케이션 구축용 언어로 급부상
• 기업체 및 공공기관의 다양한 서버 운영체제에서 한 번의 작성으로 모든 곳에서 실행이 가능한 언어는 자바뿐
• 스마트폰, 데스크톱, 금융 공공기관 대기업 등의 엔터프라이즈 기업 환경에서 실행되는 서버 애플리케이션을 개발하는 중추적인 언어

자바의 특징

• 이식성이 높은 언어
  • 자바로 구현된 프로그램은 소스파일을 다시 수정하지 않아도, 자바 실행 환경(JRE: Java Runtime Environment)이 설치되어 있는 모든 운영체제에서 실행 가능하다.
  • **이식성** : 서로 다른 실행 환경을 가진 시스템 간에 프로그램을 옮겨 실행할 수 있는 것
  • ex) MS윈도우에서 실행하는 프로그램을 리눅스, 유닉스에서 실행한다면 이식성이 높은 것.
  • MS 윈도우에서 실행되는 대부분의 프로그램들은 MS 윈도우 환경에 최적화 되어 있어 유닉스나 리눅스에서 실행하기 위해서는 프로그램 소스 파일을 수정한 후, 재컴파일 과정을 거쳐야 한다.
• 객체 지향 언어
  • 객체 지향 프로그래밍(OOP)
    • 프로그램을 개발하는 기법
    • 부품에 해당하는 객체들을 먼저 만들고, 이것들을 하나씩 조립 및 연결해서 전체 프로그램을 완성하는 기법
  • 객체 지향 언어의 특징인 캡슐화, 상속, 다형성 기능을 완벽하게 지원.
• 함수적 스타일 코딩 지원
  • **함수적 프로그래밍**은 대용량 데이터의 병렬 처리 그리고 이벤트 지향 프로그래밍에 적합
  • 자바는 함수적 프로그래밍을 위해 람다식(Lambda Expressions)를 지원(Java8부터)
    • 람다식을 사용하면 컬렉션의 요소를 필터링, 매핑, 집계 처리하는데 쉬워지며, 코드가 간결해진다.
• 메모리 자동 관리
  • C++은 메모리에 생성된 객체를 제거하기 위해 개발자가 직접 코드를 작성
  • 자바는 개발자가 직접 메모리에 접근할 수 없도록 설계되었으며, 메모리는 자바가 직접 관리.
  • 객체 생성 시 자동적으로 메모리 영역을 찾아서 할당하고, 사용이 완료되면 **가비지 컬렉터**를 실행시켜 자동적으로 사용하지 않는 객체 제거
  • 개발자는 메모리 관리의 수고스러움을 덜고, 핵심 기능 코드 작성에 집중할 수 있다.
    • 생산성 향상
• 다양한 애플리케이션 개발
  • 자바는 윈도우, 리눅스, 유닉스, 맥 등 다양한 운영체제에서 실행되는 프로그램을 개발할 수 있다.
  • 다양한 운영체제에서 사용할 수 있는 개발 도구와 API를 묶어 에디션 형태로 정의하고 있다.
  • JAVA EE(Enterprise Edition) - 서버용 애플리케이션 개발 에디션
    - Java EE는 분산환경(네트워크, 인터넷)에서 서버용 애플리케이션을 개발하기 위한 도구 및 라이브러리 API를 정의.
    - 서버용 애플리케이션으로는 Servlet/JSP를 이용한 웹 애플리케이션
    - 분산 처리 컴포넌트인 EJB(Enterprise Java Bean)
    - XML 웹 서비스(Web Services) 등이 있다.
    
  • JAVA SE(Standard Edition) - 기본 에디션
    - 자바 프로그램들이 공통적으로 사용하는 자바 가상 머신(JVM)을 비롯해서 자바 프로그램 개발에 필수적인 도구와 라이브러리 API를 정의.
    - 클라이언트와 서버 프로그램에 상관없이 자바 프로그램을 개발하고 실행하기 위해선 반드신 Java SE 구현체인 자바 개발 키트(JDK:Java Development Kit)를 설치해야 한다.
  • 멀티 스레드(Multi-Thread) 구현 용이
    • 하나의 프로그램이 동시에 여러 가지 작업을 처리해야 할 경우 대용량 작업을 빨리 처리하기 위해 서브 작업으로 분리해 병렬 처리 하려면 멀티 스레드 프로그래밍이 필요하다.
    • 스레드 생성 및 제어와 관련된 라이브러리 API를 제공하고 있어, 실행되는 운영체제에 상관없이 멀티 스레드를 쉽게 구현할 수 있다.
• 동적 로딩(Dynamic Loading)지원
  • 애플리케이션이 실행될 때 모든 객체가 생성되지 않고, 객체가 필요한 시점에 클래스를 동적 로딩하여 객체를 생성한다.
  • 개발 완료 이후 유지보수가 발생하더라도 해당 클래스만 수정하면 되므로 전체 애플리케이션을 다시 컴파일할 필요가 없다.
    • 유지보수 용이
• 풍부한 오픈소스 라이브러리
  • 자바는 오픈 소스 언어로, 오픈소스 라이브러리 또한 다양하다.

자바 가상 머신 (JVM)

• 자바는 완전한 기계어가 아닌 중간 단계의 바이트 코드
• 따라서 이것을 해석하고 실행할 수 있는 가상의 운영체제가 필요
  • 이것이 JAVA Virtual Machine
• 실 운영체제를 대신하여 자바 프로그램을 실행하는 가상의 운영체제 역할
• 바이트 코드는 모든 JVM에서 동일한 실행 결과를 보장.
• JVM은 운영체제에 종속적이므로 JVM은 운영체제에 맞게 설치되어야 한다.

자바 프로그램 개발 순서

1. .java 소스 파일 작성
2. 컴파일러(javac.exe)로 바이트 코드 파일(.class) 생성
3. JVM 구동 명령어(java.exe)로 실행

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CH02. 변수와 타입

변수란?

• 변수란 하나의 값을 저장할 수 있는 메모리 공간.

변수의 선언

	타입          변수이름;
	int      |     age;         // 정수(int)값을 저장할 수 있는 age 변수 선언
	double   |     value;       // 실수(double)값을 저장할 수 있는 value 변수 선언

--------------------------------------------------------------------------------------
	int x, y, z;                // 같은 타입의 정수는 콤마(,)를 이용해서 한꺼번에 선언 가능

변수의 사용

int score // 변수 선언
score = 90; // 값 저장

---------------------------
// 변수의 초기값을 변수 선언과 동시에 저장
int score = 90;

• 소스 코드 내에서 직접 입력된 값을 리터럴(literal)이라고 부름.
• 리터럴(literal)
  • 정수 리터럴
    • byte, char, short, int, long
    • 소수점이 없는 정수 리터럴은 10진수
    • 0, 75, -100
    • 0으로 시작되는 리터럴은 8진수
    • 02, -04
    • 0x 또는 0X로 시작하고 0~9 숫자나 A, B, C, D, E, F 또는 a, b, c, d, e, f로 구성된 리터럴은 16진수
    • 0x5, 0xA, 0xB3, 0xAC08
  • 실수 리터럴
    • float, double
    • 소수점이 있는 리터럴은 10진수 실수
    • 0.25, -3.14
    • 대문자 E 또는 소문자 e가 있는 리터럴은 10진수 지수와 가수
    • 5E7 // 5 x 10^7 0.12E-5 // 0.12 x 10^(-5)
  • 문자 리터럴
    • 작은 따옴표 (’)로 묶은 텍스트
    • ‘A’, ‘한’, ‘\\t’, ‘\\n’
  이스케이프 문자 용도

  ‘\t’	수평 탭
  ‘\n’	줄 바꿈
  ‘\r’	리턴
  ‘\”’	큰따옴표
  '\’’	작은따옴표
  '\\’	\
  '\u16진수’	16진수에 해당하는 유니코드

  • 문자열 리터럴
    • 큰따옴표로 묶은 텍스트
  • 논리 리터럴
    • true, false

변수의 선언

• 변수는 선언된 블록 내에서만 사용할 수 있다.

public static void main(String[] args){
	int var1;            --------------------------- 메소드 블록에서 선언
	
	if(...){
			int var2;        --------------------------- if 블록에서 선언
			// var1과 var2 사용 가능
	}

	for(...){
			int var3;        ---------------------------  for 블록에서 선언
			// var1과 var3 사용 가능
			// var2는 사용 못함
	}

	// var1 사용 가능
	// var2와 var3 사용 못함
}

데이터 타입

기본(원시: primitive) 타입

• 정수 : byte, char, short, int, long
• 실수 : float, double
• 논리 : boolean

[정수 타입 ]

byte 타입

• 색상 정보 및 파일 또는 이미지 등의 이진(바이너리) 데이터를 처리할 때 주로 사용된다.
• 정수 타입 중에서 가장 작은 범위의 수 저장
• -128 ~ 127(-2^7~2^7-1)

char 타입

• 자바는 모든 문자를 유니코드(Unicode)로 처리한다.
• 유니코드에는 음수가 없으므로 char type에는 음수 값을 저장할 수 없다.
• char 변수에 저장된 유니코드를 알고 싶다면 char 타입 변수를 int 타입 변수에 저장하면 된다.
• 만약 문자열을 저장하고 싶다면 Strnig 타입 사용
  • String은 기본 타입이 아닌 클래스 타입.
  • String 변수는 참조 변수이다.
  • 문자열을 String 변수에 대입하면 문자열이 변수에 직접 저장되는 것이 아니라, String 객체가 생성되고, String 변수는 String 객체의 번지를 참조

short 타입

• 2byte (16bit)로 표현되는 정수값을 저장할 수 있는 데이터 타입

int 타입

• 4byte(32bit)로 표현되는 정수값을 저장할 수 있는 데이터 타입
• byte 타입 또는 short 타입의 변수를 +연산하면 int 타입으로 변환된 후 연산
  → byte나 short 타입으로 변수를 선언한 것과 int 타입으로 선언한 것의 차이는 거의 없다.

long 타입

• 8byte(64bit)로 표현되는 정수값을 저장할 수 있는 데이터 타입
• 은행 및 우주와 관련된 프로그램과 같이 수치가 큰 데이터를 다루는 프로그램에서 필수적

long var3 = 1000000000000;      // 컴파일 에러
long var4 = 1000000000000L;

[실수 타입]

float, double

• 각각 4bytes, 8bytes
• int와 long의 크기와 같지만, 정수 타입과는 다른 저장 방식으로 정수 타입보다 훨씬 더 큰 범위의 값을 저장할 수 있다.
  • 부동 소수점(floating-point)이란?

[논리 타입]

boolean

• 1byte(8bits)로 표현되는 논리값 (true, false)을 저장할 수 있는 데이터 타입
• 두 가지 상태값을 저장할 필요성이 있을 경우에 사용
• 상태값에 따라 조건문과 제어문의 실행 흐름을 변경하는데 주로 이용

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타입 변환

• 타입 변환이란 데이터 타입을 다른 데이터 타입으로 변환하는 것.
• 자동(묵시적) 타입 변환
• 강제(명시적) 타입 변환

자동 타입 변환(Promotion)

• 프로그램 실행 도중에 자동적으로 타입 변환이 일어나는 것.
• 작은 크기를 가지는 타입이 큰 크기를 가지는 타입에 저장될 때 발생.
• 큰 크기 타입 = 작은 크기 타입
  • 사용하는 메모리 크기를 기준으로 타입 구분
• **byte(1) < short(2) < int(4) < long(8) < float(4) < double(8)**

byte byteValue = 10;
int intValue = byteValue; // 자동 타입 변환이 일어난다.
----------------------------------------------------------
int intValue = 200;
double doubleValue = intValue; //200.0

• char 타입의 경우 int 타입으로 자동 변환되면 유니코드 값이 저장된다.

char charValue = 'A';
int intValue = charValue;     // 65가 저장.

• 자동 타입 변환의 단 하나의 예외
  • 음수가 저장될 수 있는 byte 타입을 char 타입으로 자동 변환할 수 없다.
  • char의 범위 : 0~65535

강제 타입 변환

• 큰 크기의 타입은 작은 크기의 타입으로 자동 타입 변환을 할 수 없다.
• int 타입을 4개의 byte로 쪼갠 다음, 끝에 있는 1byte만 byte 타입 변수에 저장하는 것은 가능
• 강제적으로 큰 데이터 타입을 작은 데이터 타입으로 쪼개어서 저장하는 것을 **강제 타입 변환(캐스팅:Casting)**이라고 한다.

int intValue = 103029770;
byte byteValue = (byte) intValue;        // 강제 타입 변환(캐스팅)

• 원래 값이 보존되지 않는다.

연산식에서의 자동 타입 변환

• 연산은 기본적으로 같은 타입의 피연산자(operand)간에만 수행
• 서로 다른 타입의 피연산자가 있을 경우 두 피연산자 중 크기가 큰 타입으로 자동 변환된 후 연산 수행
• 자바는 정수 연산 시 int 타입을 기본으로 한다.
  • 피연산자가 4byte 단위로 저장하기 때문이다.

char ai = 'A';
int result = ai + 1;        // 'A'의 유니코드보다 1이 큰 유니코드가 저장.
char na = (char) result;    // 'B'가 저장됨