jki503 / java

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JAVA 공부 정리하기.	JAVA	객체지향 Java Spring	Jung

My Goal

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• Java 개발자니까 Java 공부
• 깊이가 필요하면 시간 투자를 과감히 -> 나중에 더 돌아가는 길일 수 있음.
• 자바 모듈과 클래스 사용법 정리

Table of Contents

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• My Goal
• Table of Contents
  • JVM
    • JRE, JDK 요약
    • JVM 사용 이유
    • Sequnece 정리
    • JVM 구조
    • Class Loader
    • Initialization
    • RunTime Data Area
      • Execution Engine
    • Garbage Collection
      • 메모리 누수
      • Garbage 판단 기준
  • 접근 제어자
  • 자료형
  • 상속
  • 추상 클래스와 인터페이스 차이
  • 추상 클래스와 인터페이스 차이 예제
  • Enum
  • String StringBuilder StringTokenizer
    • String
    • StringBuilder
    • StringTokenizer
  • Optional
  • Serializable-직렬화와 역직렬화
    • Json 직렬화 사용하기
    • 직렬화 사용시 유의 사항
  • Exception
  • 예외 처리 종류
  • 예외 처리 잘하는 방법

JVM

JRE, JDK 요약

• 자바 프로그램을 개발 하기 위해 JAVA SE(자바 구현체)인 JRE나 JDK 필요

JRE	JDK
자바 실행 환경	자바 개발 키트
JVM + 자바 표준 클래스 라이브러리	JRE + Tools & Tool APIs

• JRE는 실행 환경만을 제공 하고 그 이외에 컴파일 및 tool 명령어 제공 X
• JDK는 JRE를 포함하며 javac, jar 등의 tool api를 제공.

JVM 사용 이유

• .java를 바로 binary code(기계어)로 변환 할 경우 -> 다른 OS에서는 실행 할 수 없음.
• JVM은 compile time에서 .java -> .class(바이트 코드) 변환 변환 한 .class(바이트 코드를) runtime에서 넘겨 받은 후 각 OS에 맞게 binary code로 해석.
• 즉, 자바 파일이 OS에 종속적이지 않게 해주도록 하는 것이 JVM의 역할

Sequnece 정리

	Action	Description
compile time	.java -> . class	소스 코드 -> 바이트 코드
Run time	.class -> binary code	JVM에서 바이트 코드 -> OS 맞는 바이나리 코드

JVM 구조

Class Loader

• JVM은
  • Class lodaer에서 .class를 load하고 -메모리에 적재하는 작업을 수행

• Loading

Name	Description
Bootstrap CL	rt.jar에 담긴 클래스 load, 가장 최상위 클래스 로더
Extension CL	JDK Extension library 클래스 load
Application CL	($classpath$)어플리 케이션의 클래스 로드
User-Defined CL	개박자가 직접 생성한 클래스 로드

• Linking

Name	Description
Verification	.class 파일의 정확성 보장
Preparation	JVM이 메모리를 기본 값 초기화 후, 클래스 변수(static)들을 위한 메모리 할당
Resolution	Symbolic reference -> direct reference

Symbolic referecne는 primitive를 제외한 모든 타입을 명시적 주소 기반의 레퍼런스가 아닌 Symbolic reference를 통해 참조.

Initialization

• static 값 초기화 및 변수 할당
• static initializer 실행

• 단 한 번 실행
  • 해당 클래스의 객체 생성 할 때
  • 해당 클래스의 static 변수에 최초 접근 할 때,(즉 객체를 생성하지 않았더라도 실행)

RunTime Data Area

• JVM이 프로그램을 실행하기 위해 OS로부터 할당 받은 메모리 공간
• 추후 JVM 튜닝 공부 요망(2022.02.10)

Name	Description
Method Area	클래스 파일, 인터페이스, 메서드, static, 필드
Heap	객체, 인스턴스
Stack	JVM thread를 위한 공간, 메소드 호출 될 때 frame 생성. 메소드 상태 정보 저장, 쓰레드 종료시 runtime stack 사라짐
PC register	thread에서 현재 실행할 스택 프레임 가리키는 포인터
Native Method Stacks	thread에서 native method가 호출 될 때 저장, JNI(c,c++ 등)

Execution Engine

Name	Description
Interpreter	바이트 코드를 네이티브 코드로 변경시키면서 실행, 반복되는 코드 발견 -> JIT
JIT Compiler	반복되는 코드를 모두 네이티브 코드로 변경
Garbage Collector	더이상 참조 하지 않은 객체를 메모리에서 해제
JNI	c나 c++로 된 함수를 사용 가능하게 만듦
Native Method Library	c, c++로 작성된 라이브러리

Garbage Collection

• 프로그램 실행 시 OS가 JVM에 메모리 할당
  • 할당 받은 것 이상 사용 -> 에러, 프로그램 종료
  • 즉, 현재 프로세스에서 메모리 누수 발생 하여도 실행 종료 될 뿐 영향 X

메모리 누수

• Memory의 heap 영역에 할당된 부분 참조 X -> but 해제되지 않은 채로 메모리 점유
• JVM의 run time data areas는 WAS에서 빈번하게 성능 이슈

Garbage 판단 기준

• Reachability
  • 스택 영역의 Java 메서드 내에서 실행하는 지역 변수, 파라미터, 연산 작업중 피연산자에 의한 참조
  • 메서드 영역의 상수 풀이나 정적 변수에 의한 참조
  • 메모리에 남아있는 JNI에 의해 생성된 객체에서 참조

• To.목차

접근 제어자

접근제어자	동일 패키지	다른 패키지	클래스 내부
private	X	X	O
default	O	X	O
protected	O	X (상속 받아서 사용하는 경우는 가능)	O
public	O	O	O

• Access1으로 test해보기

package com.java.skill.accessmodifier.base;

public class Access1 {

    private String secret; // class 내부에서만 사용 가능
    String basic; // 해당 패키지에서는 접근 가능
    protected String protect; // 해당 패키지의 클래스 or 상속받은 클래스에서만 접근 가능

}

• 동일 패키지의 다른 클래스 접근

package com.java.skill.accessmodifier.base;

public class Practice {
    public static void main(String[] args) {

        Access1 access1 = new Access1();
        // has private access -> 같은 패키지여도 다른 클래스
//        access1.secret;

        // default로 동일 package에서는 접근 가능
        System.out.println(access1.basic);

        // protected 동일 package에서 접근 가능
        System.out.println(access1.protect);

    }

}

accessmodifier.base로 동일 package
private은 접근 불가
protected와 default는 접근 가능

• 다른 패키지 접근

package com.java.skill.accessmodifier.other;
import com.java.skill.accessmodifier.base.Access1;

public class Practice2 {
    public static void main(String[] args) {
        Access1 access1 = new Access1();

        // has protected access -> 다른 패키지
//        access1.protect;

        // is not public -> 다른 패키지
//        access1.basic;
    }
}

다른 패키지에서는
private, default, protected 모두 접근 불가

• 다른 패키지, 상속받은 클래스 접근

package com.java.skill.accessmodifier.other;
import com.java.skill.accessmodifier.base.Access1;

public class Access2 extends Access1{

    public static void main(String[] args) {
        Access2 access2 = new Access2();
        // 상속 받은 클래스에서는 패키지 달라도 가능
        access2.protect = "child class possible";
        System.out.println(access2.protect);
    }
}

다른 패키지에서 protected 접근제어자는 접근 불가능
but, 해당 클래스를 상속받은 클래스는 다른 패키지더라도 접근 가능

자료형

상속

게임에서 유저가 있다
게임에서 유저(부모)는 전직할 수 있다.(자식 - 마법사) 마법사는 유저(부모)의 기능을 사용할 수 있다.

package practice.basicjava.inheritance;

import lombok.Getter;
import lombok.Setter;

@Getter
@Setter
public class User {

    protected String name;
    protected String job;

    protected User(String name,String job) {
        this.name = name;
        this.job = job;
    }

    protected void move(){
        System.out.println("이동 합니다.");
    }
    protected void basicAttack(){
        System.out.println("기본 공격을 합니다.");
    }
}

package practice.basicjava.inheritance;

public class Wizard extends User{

    public Wizard(String name, String job) {
        super(name, job);
    }

    public void magicAttack(){
        System.out.println("마법 공격을 실행합니다.");
    }

    public void teleport(){
        System.out.println("텔레포트로 이동합니다.");
    }

}

wizard는 user의 하위 개념 wizard 객체를 user자료형으로 사용할 수 있지만 반대는 X wizard 객체를 user자료형으로 사용할 경우 wizard 메서드 사용 불가

추상 클래스와 인터페이스 차이

쓰이는 용도가 다름
Abstract는 상속 받는 클래스들의 분류
Inteface는 클래스들의 동일 역할 소유

추상 클래스와 인터페이스 차이 예제

public abstract class Unit {

    protected String name;

    public Unit(String name){
        this.name = name;
    }

    public void move(){
        System.out.println(name + " unit이 움직입니다.");
    }

    public abstract void attack();

}

package practice.basicjava.abstractandinterface;

public interface Flyable {

    public void fly();
}

package practice.basicjava.abstractandinterface;

public interface Swimable {

    public void swim();
}

package practice.basicjava.abstractandinterface;

public interface Walkable {

    public void walk();
}

package practice.basicjava.abstractandinterface;

public class FlyUnit extends Unit implements Flyable, Walkable{

    public FlyUnit(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void attack() {
        System.out.println(name + "이 공중 공격을 시작합니다.");
    }

    @Override
    public void fly() {
        System.out.println(name + " 공중 유닛이 날기 시작합니다 .");
    }

    @Override
    public void walk() {
        System.out.println(name + " 공중 유닛이 걷기 시작합니다.");
    }
}

package practice.basicjava.abstractandinterface;

public class AquaUnit extends Unit implements Walkable, Swimable{

    public AquaUnit(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void swim() {
        System.out.println(name + "수중 유닛이 잠수를 시작합니다.");
    }

    @Override
    public void attack() {
        System.out.println(name + "이 수중 공격을 시작합니다.");
    }

    @Override
    public void walk() {
        System.out.println(name + " 수중 유닛이 걷기 시작합니다.");
    }
}

package practice.basicjava.abstractandinterface;

public class LandUnit extends Unit implements Walkable{

    public LandUnit(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void attack() {
        System.out.println(name + "이 지상 공격을 시작합니다.");
    }

    @Override
    public void walk() {
        System.out.println(name + " 지상 유닛이 걷기 시작합니다.");
    }
}

Enum

• class : java.lang.Enum;
  • Enum class 안에 조작할 수 있는 메소드 포함.

• method

  메서드	기능
  Enum.ordinal()	enum 상수값의 index를 int로 반환
  Enum.name()	enum 상수를 string으로 반환
  Enum.toString()	enum 상수를 string으로 반환
  Enum.values()	enum type 배열로 반환

• 예시 (skill/src/main/java/com/java/skill/Enum)

public enum Direction {
    // 명시적 index 설정
    // UP(2), RIGHT(5), DOWN(6), LEFT(8);

    // 상수의 index 값은 0,1,2... 오름차순 증가로 설정
    UP, RIGHT, DOWN, LEFT;

}

public class EnumPractice {
    public static void main(String[] args) {

        // Enum.values() : Enum 타입의 모든 상수 저장하는 배열
        Direction[] directions = Direction.values();

        // Direction 타입으로 출력
        for (Direction direction : directions) {
            System.out.println(direction);
        }

        // Direction을 Integer List로
        List<Integer> arrInteger = Arrays.stream(directions)
                .map(Enum::ordinal)
                .collect(Collectors.toList());
        System.out.println(arrInteger);

        // Enum 상수의 index를 int로 반환. -> 2출력
        int ordinalDown = Direction.DOWN.ordinal();
        System.out.println(ordinalDown);

        // Enum 타입의 키워드를 string으로 반환
        String nameDown = Direction.DOWN.name();
        System.out.println(nameDown);

        // Enum 타입의 키워드를 string으로 반환
        String toStringDown = Direction.DOWN.toString();
        System.out.println(toStringDown);
    }
}

• To.목차

String StringBuilder StringTokenizer

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String

메서드	기능
replace(target,replace)	target 문자열을 replace로 대체
split(regex)	regex 기준으로 나눈 후 문자열 배열 저장, 특정 regex가 연속일 경우 중간에 공백 들어간
startsWith("prefix")	접두로 시작하는지 boolean 반환
endsWith("suffix")	접미로 끝나는지 boolean 반환
equals("compareString")	compareString이랑 같은지 boolean 반환
string.compareTo("target")	문자열 비교, string이 크면 음수, 작으면 양수
substring(start,end+1)	start~end(포함)까지 문자열 반환

public class StringPractice {
    public static void main(String[] args) {
        String str = "abcddddeeee";

        //defddddeeee
        String str2 = str.replace("abc","def");
        System.out.println(str2);

        // d를 기준으로 나누기, 그러나 d가 연속적임으로 공백이 추가 됨
        String[] strings = str.split("d");

        /// abc, (공백), (공백), (공백), eeee 출력
        for (String string: strings) {
            System.out.println(string);
        }

        // 길이
        System.out.println(str.length());

        // true
        System.out.println(str.startsWith("a"));

        // false
        System.out.println(str.endsWith("f"));

        // true
        System.out.println(str.equals("abcddddeeee"));

        // 음수일 경우 기준 string이 더큼
        // 헷갈리면 아스키 코드 (기준 - 비교대상) 값
        if(str.compareTo("bcd")>0){
            System.out.println("str이 bcd보다 작다.");
        }
        else{
            System.out.println(str.compareTo("bcd"));
            System.out.println("str이 bcd보다 크다");
        }

        // dddd 출력
        // substring(start, end+1)
        System.out.println(str.substring(3,7));
    }
}

StringBuilder

메서드	기능
append(type 다양)	문자열 추가
toString()	추가 된 문자열 합쳐서 반환
delete(start,end)	start~end-1까지 삭제
length()	추가된 문자열의 길이 반환

• stringBuilder는 immutable한 string의 단점을 보완
• stringBuilder는 muttable 객체
• append는 추가되는 원소의 다양한 자료형을 지원(int,float,char 등등)
• length는 추가되는 횟수의 길이가 아님. 배열의 의미와 다름.

public class StringBuilderPractice {

    public static void main(String[] args) {

        String str = "abcde";
        StringBuilder sb1 = new StringBuilder();
        StringBuilder sb2 = new StringBuilder(str);

        // 1.4abc2c
        sb1.append(1.4);
        sb1.append("abc");
        sb1.append(2);
        sb1.append('c');

        //abcde 출력
        System.out.println(sb2.toString());
        String str2 = sb1.toString();
        System.out.println(str2);

        // start ~ end-1까지 삭제
        //
        sb1.delete(1,2);

        // 14abc2c -> length 7
        System.out.println(sb1.length());

        // abcde  -> length 5
        System.out.println(sb2.length());

        // 14abc2c
        System.out.println(sb1.toString());

        // 음수로 sb1이 더 큼
        // -48 출력
        System.out.println(sb1.compareTo(sb2));


        //14def2c 출력 (start, end+1, 대체할 스트링)
        sb1.replace(2,5,"def");
        System.out.println(sb1.toString());

    }
}

StringTokenizer

메서드	기능
hasMoreTokens()	토큰이 남아있는지 boolean 반환
countTokens()	남아있는 토큰의 개수
nextToken()	다음 토큰 문자열 반환

• 생성시 delim을 지정할 수 있다.
• string의 split과 다르게 delim이 여러개 붙어 있어도, 공백을 추가시키지 않음.

import java.util.StringTokenizer;

public class stringTokenizerPractice {
    public static void main(String[] args) {

        String str = "i0am00a00...";
        String str2 = "i am  a  ...";

        // delim 기준 설정
        StringTokenizer st = new StringTokenizer(str,"0");

        // default는 공백 기준으로
        StringTokenizer st2 = new StringTokenizer(str2);

        // str : i am a ...
        // str2 : i am a...
        while(st.hasMoreTokens() && st2.hasMoreTokens()){

            // 남아 있는 token 개수
            System.out.println(st.countTokens());
            System.out.println(st2.countTokens());

            String s1 = st.nextToken();
            String s2 = st2.nextToken();

            System.out.println(s1);
            System.out.println(s2);

            if(s1.equals(s2))
                System.out.println("is same");
        }
    }
}

• To.목차

Optional

• null을 가질 가능성을 가진 객체를 Wrapper로 담은 후 runtime시 발생되는 NPE를 체크하고 다루기 위해 나온 Wrapper 클래스.
• NPE 발생을 개발자가 처리 X -> Optional로 위임.

Optionla API 문서

• 요약
  • Optional은 반환값이 없음을 명확하게 표현
  • 즉 반환타입을 Optional로 사용하자고 한 것
  • 또 Optional null로 감싸는 것이 아니라 인스턴스를 바라 봐야한다는 것.

• Optional에 대한 고찰

• API가 그렇듯 Optional도 쓰는 사람의 책임에 달려있다.
• Optional은 직접적으로 null로 감싸지 않는다.
  • 반환값 받은 후(사용하는 사람에 따라 다르지만)
  • null일 경우 (이게 의도한 방식)
    • 객체 생성 or 사용자가 지정한 객체
    • 액션 지정
  • 혹시나 반환 받을 객체를 직접적으로 써야할 경우
    • null 체크 후 객체 받아오기

• Optional을 인자로 받는 것이 아닌 Optional 반환타입으로만 쓰는 이유

• 반환 받은 Optional 인스턴스를 이용해 바로 액션
• try catch, if else 문보다 유지보수 용이
  • stream, fileter, flatmap등으로 chaining 가능.

• 예시

• To.목차

Serializable-직렬화와 역직렬화

직렬화와 역직렬화

• 직렬화

자바 시스템 내부에서 사용되는 객체 또는 데이터를
외부의 자바 시스템에서도 사용 할 수 있도록
byte형태로 데이터를 변환하는 기술

• 역직렬화

바이트로 변환된 데이터를 다시 객체로 변환하는 기술

Json 직렬화 사용하기

// build.gradle에 jaskson 추가

implementation 'com.fasterxml.jackson.core:jackson-databind:2.11.4'

package practice.basicjava.serializable;

import lombok.Data;

import java.io.Serializable;

@Data
public class Member implements Serializable {

    private static final long serialVersionUID = 1L;

    String name;
    Long age;
    transient String password;

    public Member(String name, Long age, String password) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.password = password;
    }

    public Member() {

    }
}

package practice.basicjava.serializable;

import com.fasterxml.jackson.databind.MapperFeature;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;

import java.io.File;
import java.io.IOException;

public class ImplMember {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        String path = "./src/main/java/practice/basicjava/serializable/test.json";

        ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();

        Member member = new Member("jung",28L,"5678");

        mapper.configure(MapperFeature.PROPAGATE_TRANSIENT_MARKER,true);
        mapper.writeValue(new File(path),member);

        System.out.println(mapper.readValue(new File(path), new Member().getClass()));
    }
}

• Serializable interface 상속 받기
• 대상 객체의 serialVersionUID가 동일 해야 역직렬화시 올바르게 적용(시스템이 다를 수 있다는 것을 고려)
• transient 키워드는 직렬화 대상 제외
• 역직렬화 시 데이터타입이 자동으로 맞춰지기 때문에 기존 객체처럼 바로 사용 가능한 장점

직렬화 사용시 유의 사항

• 외부 저장소로 저장되는 데이터의 만료 기간이 길 경우 직렬화 사용 지양
• 역직렬화시 예외 발생을 고려하고 개발
• 자주 변경되는 비즈니스적 데이터는 직렬화에 적합하지 않음
• 긴 만료 시간을 가질 경우 json과 같은 데이터 타입이 적절

Exception

• Error

시스템에 비정상적 상황이 생겼을 때 발생,
시스템 레벨에서 발생함으로 심각한 오류
개발자가 미리 예측하여 처리할 수 없음

• Exception

개발자가 구현한 로직에서 발생
즉, 예외가 발생할 상황을 미리 예측하여 개발자가 처리 가능

Error - Exception 계층

	Checked Exception	Uncheked Exception
처리 여부	반드시 예외 처리	명시적 처리 강제 X
확인 시점	컴파일 단계	런타임 단계
예외 발생 시 트랜잭션 처리	roll-back X	roll-back O
대표 예외	IOException, SQLException	NullPointer, IllegalArgumentException, IndexOutOfBoundException, SystemException

예외 처리 종류

• 예외 복구 : 다른 작업 흐름으로 유도
• 예외처리 회피 : 처리하지 않고 호출한 쪽으로 throw
• 예외 전환 : checkedException과 같은 exception을 정확한 의미의 예외로 전환 후 throw

예외 처리 잘하는 방법

• 리소스 정리

try-catch 구문에서 리소스를 열었으면 finally에서 리소스를 정리하거나,
try-with-resource 구문 사용하기

• 더 자세한 예외로 명시해주기

메소드에서 발생할 수 있는 예외를 최대한 자세한 예외로 명시하기

public void exceptableMethod throw Exception;
public void exceptableMethod throw NumberFormatException; // 좋은 예

• 메시지 자세하게 적기

• catch 절 순서는 좀 더 상세한 예외부터 처리하는 방식으로

• Throwable은 catch X

예외뿐만 아니라 에러도 잡아서 처리하여 JVM에서 예상치 못한 동작 실행 할 수 있음

• 예외를 먹지 마라

try{

}catch(Exception e){
    ???
}

예외 처리 하지 않을거면 하지 않던가
log라도 찍던가
주석으로 왜 ignore 하는지

• 로그 찍고 다시 던지지 마라

try{
    new Long("xyz");
}catch(NumberFormatException e){
    log.error(e); // log 찍고 던지기
    throw e;
}

로그가 너무 자주 찍혀 가독성 훼손 우려
위의 상황 처럼 상위로 Throw할 경우 컨텍스트를 남기고 싶다면
차라리 예외를 래핑해서 새로운 클래스를 만들고
컨텍스트에 대한 정보를 담아 상위로 던져야 한다.

• 예외를 래핑할 경우 Cause 예외를 담아서 던져라

    try{
        method();
    }catch(NumberFormatException e){
        throw new MyException("New Message", e);
    }