Java TPC(생각하고, 표현하고, 코딩하고) PART-1

자바의 구동방식(JVM)

Source file은 byte code로 1차 컴파일되고 JVM이 byte code를 읽어 구동될 OS 리소스에 맞게 다시 컴파일하여 실행 코드를 만든다.

Java 프로그램은 JVM(Java Virtual Machine)을 통하여 OS에 독립적으로 실행할 수 있다.

이것만 알자! 프로그래밍의 3대 요소(변수, 자료형, 할당)

변수 (Variable): 데이터를 저장할 메모리 공간의 이름(symbol)
자료형 (Data Type): 변수의 크기와 변수에 저장될 데이터의 종류를 결정하는 것
- 기본자료형(PDT, Primitive Data Type): 컴파일러에서 기본적으로 제공해주는 자료형
- 사용자정의자료형(UDDT, User-Defined Data Type): 객체 자료형(Object Data Type)
  - 필요에 의해서 새롭게 만들어 사용하는 자료형
  - 만드는 도구, 설계하는 도구, 모델링하는 도구가 필요하다.
할당 (Assign): 변수에 값을 저장(대입, 할당)하는 것

변수선언 : 메모리에 변수(기억공간)를 만드는 것, 변수가 선언되면 ST (Symbol Table)에 등록된다.

관계를 이해하라(V. D. A)

변수가 메모리에 저장되는 것처럼 객체도 메모리에 저장되어야 하는데 객체가 메모리에 저장되는 과정을 객체 생성이라고 한다.

객체를 생성하기 위하여 class 라는 모델링 도구를 이용할 수 있다.

객체 변수는 객체의 주소를 가리킨다. 그리고 객체의 성질을 나타내는 부분은 VO(Value Object)라고 한다. 데이터를 전송하는 객체는 DTO(Data Transfer Object)라고 한다.

int a = 10;

int: Declaration, DataType

a: Variable

= : Assign

10: Object

데이터를 이동하라(변수 VS 배열의 관계)

3개의 정수를 저장하기 위해서 변수 3개를 만드는 방법

변수를 개별적으로 만드는 방법
```
int a, b, c;
a=10; b=20; c=30;
```
- 데이터 처리가 복잡하다.
- 데이터 이동이 어렵다
- 데이터를 한 개만 저장 가능하다.
변수를 연속적으로 만드는 방법(Array, 객체)
```
int[] a = new int[3];
a[0]=10; a[1]=20; a[2]=30;
```
- 많은 수의 변수를 만들기가 용이하다.
- 반복문 등으로 기억 공간 접근이 쉽다.
- 데이터 이동이 쉽다.
- Array는 서로 다른 데이터 타입(이질적인 구조, 객체)을 저장할 수 없다.

메서드는 변수다(변수 VS 메서드의 관계)

변수와 메서드(method)

변수(variable): 데이터를 한 개만 저장 가능하다.

메서드(method): 동작을 한 후에 데이터를 한 개만 만들어 낸다.

메서드의 매개변수 전달기법(parameter passing)

메서드를 호출(call)하기 위해서는 실인수의 개수와 자료형이 가인수의 개수와 자료형과 일치해야 한다.

값 전달 기법(Call by value)
```
int a = 10; int b = 20;
int v = sum(a, b);
```
메소드에는 a와 b의 값인 20이 전달된다.
번지 전달 기법(Call by reference)
```
int arr[] = {10, 20, 30};
int v = sum(arr);
```
메소드에는 arr이 가리키는 주소값(번지)이 전달된다.

JVM의 메모리 모델(JVM이 사용하는 메모리 영역 - 4가지)

JVM이 클래스를 실행하는 절차

해당클래스를 현재 디렉토리에서 찾는다.
-> 실패할 경우 ClassNotFoundException 반환
찾았을 경우 클래스 내부에 있는 static 키워드가 있는 메서드를 메모리, method area의 static zone에 로딩한다.
- main()에 static이 붙어있지 않으면 main()이 메모리에 로딩되지 않아 호출할 수 없다!
static zone에서 main() 메소드를 실행한다.(호출, 시작)
-> main() 메소드가 호출되면 main() 메소드의 호출정보가 stack area에 들어간다. (push)
-> 프로그램이 시작되는 부분이다. (Program Counter, PC의 위치가 현재 동작되고 있는 메서드이다.)
stack area가 비어있으면 프로그램이 종료된 것이다.

JVM이 사용하는 메모리 영역

method area: method의 byte code가 저장되는 영역으로 static zone과 non-static zone으로 나누어진다.
stack area: method가 호출되면 method의 호출 정보가 저장되는 영역으로 call stack frame area라고도 한다.
heap area: 객체가 생성되는 영역 (new 연산자)
literal area: 문자열 (객체) 상수가 저장되는 영역으로 동일한 문자열이 생성될 경우 별도의 메모리가 확보되지 않고 기존에 생성된 문자열의 주소를 참고하여 재사용한다.

Non-static 메소드

static이 붙어있지 않은 메소드를 이용하기 위해서는 메소드가 포함된 객체를 생성해야 한다.

new를 이용하여 객체를 생성할 경우 heap area에 객체가 생성되고, non-static area에 객체 내의 non-static 메소드의 byte code가 생성된다.

객체 내의 메소드는 method area의 non-static zone의 byte code가 할당된 영역을 가리키는 포인터이다.

기본자료형(PDT) VS 사용자정의자료형(UDDT)

기본자료형(PDT, Primitive Data Type): 컴파일러에서 기본적으로 제공하는 자료형. ex. int a;

사용자정의자료형(UDDT, User-Defined Data Type): 사용자가 직접 만들어서 사용하는 자료형 ex. BookDTO b;

객체가 메모리에 어떻게 만들어지나!

BookDTO b = new BookDTO();

new연산자와 BookDTO() 생성자 메서드를 호출하는 것으로 새로운 객체 b를 생성하였다.

public class BookDTO {
    int page;
    public void setPage(int page) {
        this.page = page;
    }
}

this를 통하여 클래스 내의 메서드가 클래스를 통하여 생성된 인스턴스의 필드에 접근할 수 있음

. 연산자를 통하여 객체가 갖고 있는 상태정보(변수, attribute, property, member)에 접근할 수 있다.

public을 이용하여 객체의 상태정보에 직접 접근하면 잘못된 데이터가 저장될 수 있으므로 private을 사용하여 정보를 은닉해야 한다.

생성자 메서드 (Constructor)

객체를 생성할 때 사용되는 메서드

객체 생성 후 객체의 초기화를 하는 역할 수행

특징

클래스 이름과 동일한 메서드
메서드의 return type이 없다 (void도 아니다)
public 접근 권한을 가진다.(단, private 생성자도 있음)
생성자가 없을 때는 기본 생성자가 만들어 진다.
- 개발자가 직접 생성자를 정의한 경우에는 기본 생성자가 만들어지지 않는다.

생성자 중복정의 (Overloading)

인스턴스를 생성한 다음에 인스턴스 변수를 바꾸는 것보다는 매개변수를 갖는 생성자를 사용하는 것이 코드를 보다 간결하고 직관적으로 만든다. 각각의 생성자는 매개변수의 자료형과 갯수로만 구분할 수 있음에 주의할 것

private 생성자도 있어요?(static과 관계)

객체생성에 관여하는 생성자 메서드가 private 접근제어를 가지면 객체를 생성할 수 없다.

그러므로 객체를 생성하지 않고도 사용 가능해야 한다. -> 모든 클래스의 멤버가 static 멤버가 되어야 한다.

해당 클래스의 인스턴스를 생성하는 것이 무의미할 경우, 즉 해당 클래스에 정의한 메소드만 사용할 경우 의도적으로 인스턴스를 사용하지 못하도록 생성자를 private으로 선언하는 대신 method와 field를 static으로 선언하여 외부에서 접근할 수 있도록 한다. ex. java.util.Arrays, java.lang.Math

private한 생성자를 사용하려고 할 경우 method is not visible 오류 발생

애매하다! class, object, instance 상호관계

class: 객체를 만들어 내기 위한 변수와 메서드의 집합

object: 클래스를 바탕으로 구현된 구체적인 실체

instance: 메모리에 할당된 구체적인 실체, 원본(추상적인 개념)으로부터 생성된 복제본

ex. object는 class의 instance다.

Eclipse에서 Alt+Shift+S 이용하여 생성자를 자동으로 생성할 수 있다.

잘 설계된 클래스(Model: DTO, DAO, Utility)

정보은닉(private)

private 접근 제어자 (Access Modifier)를 사용한 메소드는 다른 객체가 접근할 수 없다.

접근자	클래스 내부	패키지	상속받은 클래스	이외의 영역
private	O	X	X	X
default(생략)	O	O	X	X
protected	O	O	O	X
public	O	O	O	O

private 멤버변수에 접근하기 위해서 setter, getter 메소드를 이용한다.

setter로 값을 저장하고 getter로 얻어온다.

Eclipse에서는 Alt+Shift+S에서 나오는 메뉴를 통하여 편리하게 getter와 setter를 생성할 수 있다.

잘 설계된 DTO, VO 클래스

private으로 객체의 상태를 보호한다. -> 정보은닉(information hiding)
디폴트 생성자를 명시적으로 만들고 오버로딩 생성자를 만들어 적절하게 초기화한다.
- 객체를 생성하는 작업은 생성자 내부에서 JVM이 자동으로 처리한다.
private으로 만들어진 멤버변수에 접근하기 위하여 setter, getter 메소드를 만든다.
- setter 메소드의 역할: DI(Dependency Injection: 종속객체 주입), 객체 내부에서 생성된 변수의 값을 외부에서 할당한다.
객체가 가지고 있는 값 전체를 출력하기 위한 toString() 메소드를 재정의한다.

메서드의 오버로딩(Method Overloading)

같은 이름의 메소드를 여러 개 가지면서 매개변수의 유형과 개수가 다르도록 하는 기술

메서드의 signature가 다르면 된다. (signature: 매개변수의 DataType, 개수)

기능이 비슷하고 매개변수의 유형만 다를 경우 이름이 다른 여러 개의 메소드를 만들 필요가 없으므로 오버로딩을 이용한다.

public class OverLoad{
	public void sum(int a, int b){
		System.out.println(a+b);
	}
    
	public void sum(float a, int b){
		System.out.println(a+b);
	}
    
	public void sum(float a, float b){
		System.out.println(a+b);
	}
}

오버로딩은 정적 바인딩을 이용하므로 프로그램 실행 속도와는 관계가 없다.

정적 바인딩: 컴파일 시간에 호출될 함수로 점프할 주소가 결정되는 것.

동일한 구조, 이질적인 구조(배열 VS 클래스의 관계)

배열과 클래스 모두 데이터를 담는 객체이다.

배열(Array): 동일한 형태의 데이터를 저장하는 구조

클래스(Class): 서로 다른(이질적인) 형태의 데이터를 저장하는 구조

학습정리(우리가 사용하는 클래스의 종류들)

Class

DataType 측면: 새로운 자료형을 만드는(설계하는) 도구 = 모델링도구
OOP(객체지향) 측면: 객체의 상태정보와 행위정보를 추출하여 캡슐화하는 도구

Model: class를 model이라고도 부른다.

사용자가 직접 만드는 model의 종류

DTO(Data Transfer Object): 데이터 구조 , 데이터를 담는 역할 , 이동하기위해서 데이터를 담는다.
- VO(Value Object) : 객체를 담아서 하나의 값 덩어리 으로 취급한다는 의미
DAO(Data Access Object): 데이터를 처리하는 역할(비즈니스 로직), 데이터베이스와 CRUD 하는 역할
- CRUD(Create, Read, Update, Delete): 대부분의 소프트웨어가 가지는 기본적인 데이터 처리 기능
Utility(Helper Object): 도움을 주는 기능을 제공하는 역할(날짜 , 시간 , 통화 , 인코딩 등)

앞으로 사용하게 될 class: API(Application Programming Interface)

Java에서 직접 제공하는 class: String, System, Integer, ArrayList, Map …
사용자가 직접 만드는 class: DTO, DAO, Utility
1, 2번 이외의 class: Gson, Jsoup, POI, iText …