Java 수업 정리 [3/13~3/26]

변수(Variable)

• 기본 자료형 데이터 크기
  1. byte, boolean = 1byte
  2. char, short = 2byte
  3. int, float = 4byte
  4. long, double = 8byte
• UTF-8 인코딩 방식에서 String 문자열은 문자 종류에 따라 데이터 크기가 상이하다.
  
  • 영어/숫자 1byte, 한글 3byte
• 자료형의  허용 데이터 범위를 넘어서 오버플로우가 발생하면 최소값인 음수 값부터 다시 순환된다.
  • 별도의 예외는 발생하지 않는다.
• 데이터 범위가 큰 자료형을 작은 범위의 자료형으로 형변환 시 데이터 손실이 발생할 수 있다.

 

• 변수 / 메모리 구조
  
  • Static 영역  : static 예약어가 붙은 필드 / 메소드가 저장되는 공간
    • ex) 클래스 변수
  • Heap 영역 : new 연산자에 의해 동적으로 할당하고 저장되는 공간
    • ex) 객체, 배열 ...
  • Stack 영역 : 메소드 호출 시 Stack 영역에 자동 생성되며 메소드 종료 시 자동 소멸된다.
    • ex) 지역 변수, 매개 변수, 메소드 호출 스택 ...

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조건문 / 반복문

• switch문에서 사용할 수 없는 변수 타입
  • long, 실수형, boolean 타입은 사용 불가능
  • enum, String, char, int 타입은 사용 가능

 

labelName:
while (조건1) {
    while (조건2) {
        if (조건) {
            break labelName;  // labelName이라는 반복문 전체 탈출
        }
    }
}

• loop label : 반복문에 이름을 붙여서 사용함으로 지정한 반복문 전체를 탈출하거나 건너뛸 수 있다.
  
  • label은 반복문 앞에 붙일 수 있다.

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배열

int[] arr1 = new int[4];
int[] arr2 = arr1; //얕은 복사

for(int i = 0; i < arr1.length; i++) { //반복문으로 깊은 복사
arr2[i] = arr1[i];
}
System.arraycopy(arr1, 0, arr2, 0, arr1.length); //System.arraycopy()로 깊은 복사
arr2 = Arrays.copyOf(arr1, arr1.length); //Arrays.copyOf()로 깊은 복사
arr2 = arr1.clone(); //object.clone()으로 깊은 복사

• 얕은 복사 / 깊은 복사
  • 얕은 복사 : 객체의 주소 값만 가져와서 참조형 변수에 저장하고 하나의 객체를 두 변수가 참조하는 것
  • 깊은 복사 : 새로운 배열 객체를 생성해서 기존 배열의 데이터를 복사하는 것

• 2차원 배열 : 자료형이 같은 1차원 배열의 묶음

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객체

• 캡슐화 원칙
  • 클래스 멤버 변수에 대한 접근 제한자는 private을 원칙으로 한다.
  • 클래스 멤버 변수에 대한 연산처리를 목적으로 하는 함수들은 클래스 내부에 작성한다.
  • 멤버 함수는 클래스 밖에서 접근할 수 있도록 public으로 설정한다.

 

public class Student {
	private static String value1;
	private String value2
	
	static { //static 블록
		value1 = "기본값"; 
	}

	{ //초기화 블록
		value2 = "기본값"; 
	}
}

• 초기화 블록 : 인스턴스 변수(필드)를 초기화 시키는 블록으로 객체 생성시마다 초기화하는 역할로 생성자보다 실행 순서가 빠르다.
  
  • static 블록은 static 필드를 초기화 시키는 블록으로 프로그램 시작 시 한 번만 초기화한다.

 

• 필드 초기화 순서
  • 클래스 변수 : JVM 기본값 -> 명시적 초기값 -> 클래스 초기화 블록 초기값
  • 인스턴스 변수 : JVM 기본값 -> 명시적 초기값 -> 인스턴스 초기화 블록 초기값 -> 생성자를 통한 초기값

 

• 생성자
  • 별도의 생성자를 작성해주지 않으면 JVM이 기본 생성자를 생성해준다.
    • 별도의 생성자가 한 개라도 작성되어 있다면 기본 생성자는 생성X
  • 생성자 생성 방식 = 오버로딩

 

public class StudentController { //싱글톤 패턴
    private static StudentController controller;

    private StudentController() {
    }

    public static StudentController getStudentController() {
        if (controller == null) {
            controller = new StudentController();
        }
        return controller;
    }
}

• 싱글톤 패턴 : 클래스의 객체를 하나만 생성하도록 보장하는 디자인 패턴
  • 전역적으로 하나의 객체만 사용할 수 있다.
• 싱글톤 패턴 구현
  • 외부에서 객체를 생성하지 못하도록 생성자를 private으로 막는다.
  • 클래스 내부에 static으로 객체를 생성
  • 객체 생성 메소드 getInstance()를 별도로 만든다.
    • 이 메소드를 통해서만 객체를 반환하도록 한다.
    • 객체가 없는 경우에만 새로 만들어서 반환해주고 객체가 있는 경우에는 만들어진 객체를 반환해준다.

 

• 객체 배열 주의사항
  • 객체 배열에서 forEach로 객체를 가져오는 경우 객체를 담는 참조 변수는 참조 값을 담고 있다.
    • 값을 바꾸려면 =으로 값을 수정하는 것은 불가능,  setter()를 통해 값에 접근해서 변경해야 한다.
    • =으로 값을 수정하려고 한다면 참조 변수의 값을 바꾸게 되는 것이지 원본 값을 바꾸는 것이 아님.. 

 

//참조로 인한 스택 오버플로우
class A {
    B b = new B();

    public void callB() {
        b.callA();  // B의 callA() 호출
    }
}

class B {
    A a = new A();

    public void callA() {
        a.callB();  // A의 callB() 호출
    }
}

• 참조로 인해 무한 호출되어 스택 오버플로우 발생 현상
  • 예제에서 A는 B를 B는 A를 서로 참조하고 있는 상태에서 서로 무한 호출하다가 스택 오버플로우가 발생하게 된다.
  • 해결방법 : 서로의 객체를 직접 new로 생성하지 않고 외부에서 의존성 주입을 받기

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클래스 다이어그램

┌──────────────┐
│ 클래스 이름   │  ← 클래스 이름 (Class Name)
├──────────────┤
│ 속성(필드)들  │  ← 속성 (Attributes, Fields)
├──────────────┤
│ 메서드들      │  ← 메서드 (Operations, Methods)
└──────────────┘

• 클래스는 사각형으로 표현되며 3칸으로 구분된다.
  • 맨 윗 칸은 클래스명, 가운데는 필드, 마지막은 메소드를 의미한다.
• 클래스 다이어그램 표현법
  
  • + : public
  • - : private
  • # : protected
  • ~ : package(default)
  • 밑줄 : static
  • 대문자 : final

 

• 관계 표현법
  • 상속 관계 : 비어있는 삼각형 화살표로 표현
    • ex) 자식 ──▷ 부모
  • 구현 관계 : 점선과 비어있는 삼각형으로 표현
    • ex) 인터페이스 ---▷ 클래스
  • 의존 관계 : 점선 화살표로 표현
    • ex) Controller ---> Service

 

• 기타
  • 인터페이스 : <<interface>>로 표기
  • 추상 타입(abstract) : 클래스명 / 메소드명을 기울임 표시
  • 제네릭 : List<T>, Map<K, V>등으로 표현

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상속

• 상속 주의사항
  • 부모 클래스의 생성자, 초기화 블록은 상속되지 않는다.
  • 부모의 private 멤버는 상속 되지만 직접 접근은 불가능하다.
    • 생성자, getter() / setter() 사용해서 접근할 것

 

• 상속 관계에서 기본적으로 자식 생성자에 부모 생성자가 포함되어 있다.
  •  자식 객체 생성 시에는 부모로부터 생성이 되기 때문에 자식클래스 생성자 안에는 부모 생성자를 호출하는 super()가 첫 줄에 존재한다.
  • 명시적으로 super() 작성 시에도 반드시 첫 줄에 작성

 

• 상속된 클래스의 객체 생성될 때 순서
  • 부모 필드 초기화 -> 부모 생성자 실행 -> 자식 필드 초기화 -> 자식 생성자 실행

 

오버라이딩(Overriding)	오버로딩(Overloading)
하위 클래스에서 메소드 정의	같은 클래스에서 메소드 정의
메소드 이름 동일 매개변수 동일(개수, 타입) 리턴 타입 동일	메소드 이름 동일 매개변수 다름(개수, 타입) 리턴 타입 상관 없음
자식 메소드의 접근 범위가 부모 메소드의 접근 범위보다 넓거나 같아야 함	접근 제어자와 상관 없음
자식 메소드의 예외 수가 부모 메소드의 예외 수보다 적거나 범위가 좁아야 함	예외처리와 상관 없음

• 오버라이딩
  
  • private, final로 선언된 메소드는 오버라이딩이 불가능!
  • ex) hashCode(), equals() ...
• 오버로딩
  • ex) 생성자, System.out.println() 메소드 ...

 

• final
  • 클래스에 사용 시 상속 불가
  • 메소드에 사용 시 오버라이딩 불가
  • 변수에 사용 시 상수처럼 사용 => 한 번 값 할당 후 변하지 않음

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다형성

• 다형성 : 상속을 이용해 부모 타입으로부터 파생된 여러 타입의 자식 객체를 부모 클래스 타입 하나로 다룰 수 있는 기술
  • 다형성 적용을 위해서 상속은 필수 조건

 

//Job이 부모 타입, Employee가 자식 타입이라 가정
Job job = new Employee(); //업 캐스팅

Employee emp = new Job(); //이와 같은 반대의 경우는 불가능!!

• 업 캐스팅 : 상속 관계에 있는 부모, 자식 클래스 간에 부모 타입 참조 변수가 모든 자식 타입의 객체 주소를 담을 수 있다.
  • 부모 타입 참조 변수에 자식 타입 객체를 담을 수 있다. 반대의 경우는 불가능 (자식 타입 변수는 부모 객체를 담을 수 없음)

• 업 캐스팅한 이후에는 자식 객체 주소일지라도 부모 타입의 멤버(필드, 메소드)만 참조 가능
  
  • 자식 클래스에서 오버라이딩한 메소드는 참조 가능!!!!

 

Job job = new Employee(); //업 캐스팅
Employee emp = (Employee)job; //다운 캐스팅

• 다운 캐스팅 : 부모 타입의 참조형 변수로 업 캐스팅했던 자식 타입의 객체를 자식 타입으로 되돌리는 것
  • 다운 캐스팅과 업 캐스팅은 반대의 개념이 아니고 업 캐스팅했던 객체를 원래 타입으로 되돌리는 것이다.
  • 원래 자신의 타입(자식 타입)의 멤버에 접근하기 위해서 다운 캐스팅을 한다.

 

구분	추상클래스	인터페이스
상속	단일 상속	다중 상속
구현	extends	implements
추상 메소드	abstract 메소드 0개 이상	모든 메소드는 abstract
abstract	명시적 사용	묵시적으로 abstract
객체	객체 생성 불가	객체 생성 불가
용도	참조 타입	참조 타입

• 추상 클래스 vs 인터페이스
  • 공통점 : 상속 / 구현 시 abstract 메소드를 반드시 구현하게 하기 위함, 자체적으로 객체 생성 불가
  • 추상 클래스
    
    • 상속을 위한 클래스
    • abstract 메소드 0개 이상 포함
    • 클래스 내 일반 변수, 메소드 포함 가능
    • 단일 상속만 가능
  • 인터페이스
    • 모든 메소드는 public abstract로 생략이 가능하다.
    • 모든 변수는 public static final(상수)로 생략이 가능하다.
    • 다중 상속, 구현 가능
  • 인터페이스의 default 메소드 : 인터페이스에서 메소드의 구현을 할 수 있도록 하는 기능
    • 상속하거나 구현하는 입장에서 반드시 오버라이딩하지 않아도 되도록 하기 위한 기능

 

public void fly(FlyAble fly) {
	...
}

public void run(){
//익명클래스 활용하기
    FlyAble flyAble = new FlyAble() {
    @Override
    public void fly() {
            //구현내용
        }
    };
    fly(flyAble);
}

• 익명 클래스 : 추상 메소드를 구현함으로 별도의 구현 클래스를 생성하지 않고 사용하는 방법
  • 인터페이스, 추상클래스의 추상 메소드를  구현함으로 만들 수 있다.
  • 다른 클래스, 패키지에서 재사용이 불가능하다.

 

@FunctionalInterface
public interface MyFunctionalInter {
    boolean test(String str);
}

• 함수형 인터페이스(=Functional Interface) : 오직 하나의 추상 메소드를 가지는 인터페이스
  
  • 상수 필드나 default 메소드는 존재해도 상관없다.
  • @FunctionalInterface 어노테이션을 사용하면 컴파일러가 함수형 인터페이스인지 컴파일 시점에 체크
  • 람다식을 사용하기 위한 전제조건

 

• 자바에서 제공하는 대표적인 Functional Interface

인터페이스	추상 메소드	설명
Runnable	void run()	매개변수 없이 실행
Supplier<T>	T get()	값을 제공함
Consumer<T>	void accept(T)	값을 소비함(출력 등)
Function<T,R>	R apply(T)	T를 받아 R을 리턴
Predicate<T>	boolean test(T)	조건 판단, true/false 리턴

 

 

@FunctionalInterface
public interface MyFunctionalInter { //FunctionalInterface
    boolean test(String str);
}

public static void main(String[] args){
	testString((s) -> s.length() > 10); //람다 표현식
}

public void testString(MyFunctionalInter func) {
    if (func.test("test")) {
        System.out.println("맞아");
    } else {
        System.out.println("아니야");
    }
}

• 람다 표현식 : FunctionalInterface 추상메소드를 쉽게 구현하는 방식으로 추상 메소드 구현체를 인자로 전달하는 방식으로 이해하면 쉽다.
  • 람다 표현식 사용 시 추상 메소드의 반환타입과 매개변수 숙지는 필수!
    
    • FunctionalInterface는 추상 메소드가 한 개밖에 없기에 메소드 명은 숙지할 필요X
  • ex) public void 메소드(){}를 람다로 표현 시 () -> {}
    public int 메소드(String param){} 표현 시 (param) -> {return 10;}

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API

• String 관련 클래스
  • String 클래스 : Immutable(불변)객체로 값을 수정할 수 없는 문자열 클래스
    • + 연산 등을 사용해서 값 수정 시 수정된 문자열을 새로운 주소에 할당해서 넘겨준다.
    • 자주 사용하는 메소드 => String 클래스에서 제공하는 메소드는 불변 객체이기에 새로운 문자열을 반환
      • contains("특정 문자") : 문자열에 특정 문자가 포함되어 있는지 확인
      • indexOf("특정 문자") : 문자열에서 특정 문자의 인덱스 번호를 반환
      • split("특정 문자") : 문자열을 특정 문자를 기준으로 배열로 변경
      • replace("특정문자", "변경문자") : 문자열의 특정 문자를 원하는 문자로 변경
      • join("구분자", 대상배열) : 문자열 배열을 문자열로 변경
      • substring(시작인덱스[, 끝 인덱스]) : 문자열을 원하는 인덱스만큼 잘라서 반환
      • toUpperCase / toLowerCase() : 영문자를 대/소문자로 변경
      • trim() : 문자열의 앞 뒤 공백을 제거
      • isBlank() / isEmpty() : 문자열 공백을 처리
        • isBlank() - 공백을 문자열로 처리하지 않는다.
        • isEmpty() - 공백을 문자열로 처리한다.
  • StringBuffer 클래스 : Mutable(가변)객체로 값 수정이 가능한 문자열 클래스
    • ThreadSafe한 대신 성능 저하가 발생
  • StringBuilder 클래스 : StringBuffer와 동일하게  Mutable(가변)객체로 값 수정이 가능한 문자열 클래스
    • ThreadSafe 하지 않다.
  • StringTokenizer 클래스 : String 클래스의 split() 메소드와 같은 기능을 제공하며 전달받은 문자열을 구분자로 나눠 각 토큰에 저장한다.

 

• Wrapper 클래스
  • 기본타입과 달리 객체이기 때문에 다형성을 활용할 수 있다. 
  • JVM이 자동으로 박싱(기본타입->래퍼클래스 변환) / 언박싱(래퍼클래스->기본타입 변환)을 해준다.
  • 변환
    • String -> 기본자료형 
      • Wrapper클래스.parse자료형()
        ex) Integer.parseInt("3")
    • 기본자료형 -> String
      • Wrapper클래스.valueOf().toString()
        ex) Integer.valueOf(3).toString()
      • String.valueOf(기본타입)
        ex) String.valueOf(3)
        
    • 기본자료형 -> Wrapper 클래스
      • Wrapper클래스.valueOf(기본타입)
        ex) Integer.valueOf(10)

 

• Date 관련 클래스
  
  • Calendar 클래스 : 월(Month)을 표시할 때 0 ~ 11로 표현
  • GregorianCalender 클래스 : Calender 클래스의 자식 클래스로 년, 월, 일, 시, 분, 초 정보를 다룰 수 있다.

 

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예외처리

• 모든 예외의 부모는 Exception 클래스
• Exception : 예외는 크게 CheckedException과 UnCheckedException으로 나뉜다.
  
  • CheckedException : 컴파일 시점에 반드시 예외처리를 해줘야하는 예외
    • ex)IOException 등
  • UncheckedException : 런타임 중 발생하는 예외로 컴파일러가 강제로 처리하도록 하지 않는 예외
    • ex) RuntimeException 자식 예외들로 NPE, IndexOutOfBoundsException ... 등

 

• 예외처리 방법
  1. Exception 처리를 호출한 메소드에게 위임하는 방법
     • 선언부에 throws 예외를 명시적으로 작성함으로 호출한 상위 메소드에게 예외 처리를 위임하는 방법
     • main() 메소드까지 위임된 경우 처리하지 못하면 비정상 종료
  2. Exception이 발생한 곳에서 직접 처리하는 방법
     
     • try-catch문을 통해서 예외처리하는 방법
     • try : 예외가 발생할 가능성이 있는 코드를 작성
       • 예외가 발생하기전 코드까지만 실행된다.
     • catch : try 블록 안에서 예외 발생 시 해당하는 예외에 대한 처리 로직 작성, 여러 예외를 처리 가능
       • 상속관계에 있는 예외의 경우 더 좁은범위(자식타입) 예외를 먼저 잡아야한다.
     • finally : 예외 발생 여부와 상관없이 무조건 처리해야하는 로직 작성
       • return문을 만나도 실행되지만 System.exit()을 만나면 실행되지 않고 종료

 

• 예외 발생시키기 : throw new 예외

 

try (BufferedReader br=new BufferedReader(new FileReader("C:/data/text.txt"))){
	...
} catch (Exception){
	...
} finally {
	...
}

• try with resource 구문
  
  • try() 소괄호 안에 반납(close)해야하는 자원을 작성하면 자동으로 반납(close)해준다.
    • 주로 입출력 스트림들은 자원 사용 후 반납해줘야 메모리가 낭비되지 않기에 무조건 반납해줘야한다.

 

• 사용자 정의 예외 : Exception 클래스를 상속받아서 예외 클래스로 작성할 수 있다.

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입출력

• File 클래스 : 파일을 표현하는 클래스
  • 파일 크기, 속성, 이름 등의 정보와 파일 생성 및 삭제 기능 제공

 

• 스트림(Stream) : 입출력 장치에서 데이터 읽고 쓰기 위해서 제공하는 클래스
  • 모든 스트림은 단방향이며 각 장치마다 연결할 수 있는 스트림이 존재
  • 하나의 스트림으로 입출력을 동시에 수행할 수 없기에 2개의 스트림이 필요

 

• 기반 스트림 종류
  • InputStream : 바이트 기반 입력 스트림 중 최상위 부모타입
  • OutputStream : 바이트 기반 출력 스트림 중 최상위 부모타입
  • Reader : 문자 기반 입력 스트림 중 최상위 부모타입
  • Writer : 문자 기반 입력 스트림 중 최상위 부모타입
  • FileInputStream / FileOutputStream : 파일로부터 바이트 단위로 읽을 때 / 쓸 때 사용
  • FileReader / FileWriter : 파일로부터 문자 단위로 읽고 쓸 때 사용

 

• 보조 스트림 : 스트림 기능을 향상시키거나 새로운 기능을 추가하기 위해서 사용되며 실제 데이터를 주고받는 스트림이 아니기에 입출력 처리 불가능
  • 기반 스트림을 먼저 생성 후 이를 통해 보조 스트림을 생성해서 사용해야 한다.
  • 보조 스트림 종류
    
    • InputStreamReader / OutputStreamWriter : 문자 변환 보조 스트림
    • BufferedInputStream / BufferedOutputStream : 입출력 성능 보조 스트림
    • DataInputStream / DataOutputStream : 기본 데이터 타입 출력 보조 스트림
    • ObjectInputStream / ObjectOutputStream : 객체 입출력 보조 스트림

 

• 직렬화(Serialization) : 객체를 바이트로 변환하는 것
  • 직렬화할 객체 클래스에서 Seiralizable 인터페이스를 구현해야한다.
  • transient 키워드의 필드는 직렬화에서 제외한다.
• 역직렬화(Deserialization) : 바이트를 객체로 변환하는 것

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컬렉션

• 컬렉션 : 자바에서 제공하는 자료구조를 담당하는 프레임워크이다.
  
  • 크기 제약이 없고 추가, 삭제, 정렬 기능이 간단히 해결되며, 제네릭 타입을 지정해주지 않으면 여러 타입의 데이터 저장 가능
  • 제네릭 타입을 통해 타입 안정성을 보장받을 수 있다.

 

//static 메소드인 경우
list.forEach(Person::referenceMethodTest);

//static 메소드가 아닌 경우
list.forEach(new Person()::referenceMethodTest);

• 메소드 참조 : 메소드명을 직접 참조함으로 람다 표현식을 더 간결하게 사용할 수 있는 방법이다.
  • 형태 : 클래스이름::메소드명

 

• Comparable vs Comparator
  • Comparable : 객체의 기본 정렬 방식 할 때 사용하는 인터페이스
    • 클래스 자체에서 구현, compareTo(T o), 한 가지 기준만 가능, 기본 정렬 방법 제공
    • 다른 정렬 기준을 명시하지 않는 경우 Comparable의 compareTo()로 정렬한다. (기본 정렬방식)ex) 매개변수 없이 sort() 호출 시 compareTo() 기준으로 정렬된다.
  • Comparator : 기본 정렬 방식 외에 추가로 정렬 방식을 지정할 때 사용하는 인터페이스
    • 별도 클래스에서 구현, compare(T o1, T o2), 여러 개의 기준 사용 가능, 다양한 정렬 방식 제공
    • Comparator 내부에서도 Comparable을 사용할 수 있음