Java 문법 종합반 1~3주

1. JVM, 변수

바이트 코드 : 내가 작성한 코드가 운영체제가 읽을 수 있는 코드(바이트 코드)로 Java 컴파일러가 변환한 코드
compiler : .java → .class로 변환해줌
인터프리터 : .class 코드 해석기. 운영체제가 읽은 바이트 코드를 기기가 실행할 수 있는 기계어로 번역
JIT 컴파일러(Just In Time) : 빠른 .class 코드 해석기. 인터프리터의 효율을 높여주는 서포터 해석기
메모리 영역 : 운영체제로부터 JVM이 할당받은 메모리 영역
클래스 로더 : .class 바이트 코드를 메모리 영역에 담는 운반기. JVM으로 class(바이트 코드)를 불러와 메모리에 저장함
가비지 컬렉터

래퍼 클래스 변수

// 박싱 VS 언박싱

// 박싱
// Integer 래퍼 클래스 num 에 21 의 값을 저장
int number = 21;
Integer num = number;

// 언박싱
int n = num.intValue(); // 래퍼 클래스들은 inValue() 같은 언박싱 메서드들을 제공해줍니다.

클래스로 변수 관리하며 객체지향의 많은 기능 사용할 수 있기 때문에 사용.

참조형 변수

다른 기본형 변수가 실제 값을 저장하는 저장 공간이라면 참조형 변수는 실제 값이 아닌 원본 값의 주솟값을 저장
기본형 변수 : 원본 값이 Stack 영역에 있다.
참조형 변수 : 원본 값이 Heap 영역에 있다.
- Stack 영역에는 따로 저장 해둔 원본 값의 Heap 영역 주소를 저장한다.

📌 Stack 영역 vs Heap 영역

Stack의 경우에는 정적으로 할당된 메모리 영역
- 그래서, 크기가 몇 byte 인지 정해져 있는 기본형 변수를 저장
- 추가로, 크기가 정해져 있는 참조형 변수의 주솟값도 저장
Heap의 경우에는 동적으로 할당된 메모리 영역
- 그래서, 크기가 계속 늘어날 수 있는 참조형 변수의 원본을 저장

비트&바이트

Bit
- Bit(비트)는 0,1 형태의 2진수 데이터로써 컴퓨터가 저장(표현) 할 수 있는 최소 단위
- 정수형 값은 10진수 숫자(0~10범위의 숫자)이며 2진수(0~1범위) Bit로 저장(표현)
- 4개의 Bit로 16진수 숫자(0~F(16) 범위의 숫자)를 2진수(0~1범위) Bit로 저장(표현)

1 Byte = 8 Bit
- Byte(바이트)는 8개의 Bit(비트)로 구성
- 1 Byte 내에서 숫자 변수는 Bit 2진수를 10진수로 저장(표현)
  - 10진수로는 0~255(2의8승)까지 저장(표현)
- 1 Byte 내에서 문자 변수의 경우만 Bit 2진수를 16진수로 저장(표현)

자동 형변환

📌 변수 타입별 크기 순서

byte(1) → short(2) → int(4) → long(8) → float(4) → double(8)

byte byteNumber = 10;
int intNumber = byteNumber;    // byte -> int 형변환
System.out.println(intNumber); // 10

char charAlphabet = 'A';
intNumber = charAlphabet;   // char -> int 형변환
System.out.println(intNumber); // A의 유니코드 : 65

intNumber = 100;
long longNumber = intNumber; // int -> long 형변환
System.out.println(longNumber); // 100

intNumber = 200;
double doubleNumber = intNumber; // int -> double 형변환
System.out.println(doubleNumber); // 200.0  (소수점이 추가된 실수출력)

2. 연산자, 조건문, 반복문, 배열, 컬렉션

비트 연산

Bit의 자릿수를 옮기는 것
<<(왼쪽으로 자릿수옮기기), >>(오른쪽으로 자릿수옮기기)
0, 1 은 2진수 값이기 때문에,
- 자릿수를 왼쪽으로 옮기는 횟수만큼 2의 배수로 곱셈이 연산되는 것과 동일하다.
- 자릿수를 오른쪽으로 옮기는 횟수만큼 2의 배수로 나눗셈이 연산되는 것과 동일하다.

// 3의 이진수값은 11(2). 12의 이진수값은 1100(2).
// (2) 표기는 이 숫자가 이진수값이라는 표식

System.out.println(3 << 2); 
// 3의 이진수값인 11(2) 에서 왼쪽으로 2번 옮겨져서 1100(2) 인 12값이 된다.

System.out.println(3 >> 1); 
// 3의 이진수값인 11(2) 에서 오른쪽으로 1번 옮겨져서 1(2) 인 1 값이 된다.

복사

얕은 복사

주소값만 복사되고 실제 값은 1개로 유지되는 것.
대입 연산자 = 사용

깊은 복사

진짜 새로운 배열을 똑같이 만들고 싶을 때
실제 값을 가지고 있는 배열의 기본형 값을 꺼내서 복사

// 1. clone() 메서드
int[] a = { 1, 2, 3, 4 };
int[] b = a.clone();
// 하지만, clone() 메서드는 2차원이상 배열에서는 얕은 복사로 동작

import java.util.Arrays;

public class Main {
	public static void main(String[] args) {
		// 2. Arrays.copyOf() 메서드
		int[] a = { 1, 2, 3, 4 };
		int[] b = Arrays.copyOf(a, a.length); // 배열과 함께 length값도 같이 넣어준다.
	}
}

컬렉션

List

LinkedList는 메모리에 남는 공간 요청해서 여기저기 나누어 실제 값을 담아 놓고, 실제 값이 있는 주소값으로 목록 구성하고 저장함.
기본적인 기능은 ArrayList와 동일하지만 값을 나누어 담기 때문에 모든 값을 조회하는 속도가 느림. 대신 값을 중간에 추가하거나 삭제할 때는 속도가 빠름
중간에 값을 추가하는 기능이 있음. linkedList.add({추가할 순번}, {추가할 값})

Set

순서 없고 중복 없는 배열
HashSet : 가장 빠르며 순서를 전혀 예측할 수 없음
TreeSet : 정렬된 순서대로 보관하며 정렬 방법을 지정할 수 있음
LinkedHashSet : 추가된 순서, 또는 가장 최근에 접근한 순서대로 접근 가능

보통 HashSet 을 쓰는데 순서 보장이 필요하면 LinkedHashSet 을 주로 사용한다.

// Set 
// (사용하기 위해선 import java.util.Set; 와 java.util.HashSet; 를 추가.)
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class Main {

	public static void main(String[] args) {
		Set<Integer> intSet = new HashSet<Integer>(); // 선언 및 생성

		intSet.add(1);
		intSet.add(2);
		intSet.add(3);
		intSet.add(3); // 중복된 값은 덮어쓴다.
		intSet.add(3); // 중복된 값은 덮어쓴다.

		for (Integer value : intSet) {
			System.out.println(value); // 1,2,3 출력
		}

		// contains()
		System.out.println(intSet.contains(2)); // true 출력
		System.out.println(intSet.contains(4)); // false 출력

		// remove()
		intSet.remove(3); // 3 삭제

		for (Integer value : intSet) {
			System.out.println(value); // 1,2 출력
		}
	}
}

Map

key-value 형태로 저장, key 값 기준으로 value 조회 가능.
key 값은 중복 허용 X
HashMap : 중복을 허용하지 않고 순서를 보장하지 않음, 키와 값으로 null이 허용
TreeMap : key 값을 기준으로 정렬 가능. 다만, 저장 시 정렬(오름차순)을 하기 때문에 저장시간이 다소 오래 걸림

// Map 
// (사용하기 위해선 import java.util.Map; 를 추가)
import java.util.Map;

public class Main {

	public static void main(String[] args) {
		Map<String, Integer> intMap = new HashMap<>(); // 선언 및 생성

		//          키 , 값
		intMap.put("일", 11);
		intMap.put("이", 12);
		intMap.put("삼", 13);
		intMap.put("삼", 14); // 중복 Key값은 덮어쓴다.
		intMap.put("삼", 15); // 중복 Key값은 덮어쓴다.

		// key 값 전체 출력
		for (String key : intMap.keySet()) {
			System.out.println(key); // 일,이,삼 출력
		}

		// value 값 전체 출력
		for (Integer key : intMap.values()) {
			System.out.println(key); // 11,12,15 출력
		}

		// get()
		System.out.println(intMap.get("삼")); // 15 출력
	}
}

3. 클래스, 상속, 인터페이스

가변 길이의 매개변수

void carSpeeds(double ... speeds) {
    for (double v : speeds) {
        System.out.println("v = " + v);
    }
}

매개값 , 로 구분하여 개수 상관없이 전달 가능
carSpeeds(100, 80);
carSpeeds(110, 120, 150);

this와 this()

this

객체 즉, 인스턴스 자신을 표현하는 키워드
객체 내부 생성자 및 메서드에서 객체 내부 멤버에 접근하기 위해 사용될 수 있음.

public Car(String model, String color, double price) {
    this.model = model;
    this.color = color;
    this.price = price;
}

객체의 메서드에서 리턴 타입이 인스턴스 자신의 클래스 타입이라면 this를 사용하여 인스턴스 자신의 주소를 반환할 수도 있음.

Car returnInstance() {
    return this;
}

this()

객체 즉, 인스턴스 자신의 생성자를 호출하는 키워드
객체 내부 생성자 및 메서드에서 해당 객체의 생성자를 호출하기 위해 사용될 수 있음.
생성자를 통해 객체의 필드를 초기화할 때 중복되는 코드를 줄여줄 수 있음.

public Car(String model) {
    this(model, "Blue", 50000000);  // 세 번째 생성자 호출
}

public Car(String model, String color) {
    this(model, color, 100000000);  // 세 번째 생성자 호출
}

public Car(String model, String color, double price) {
    this.model = model;
    this.color = color;
    this.price = price;
}

📌 this() 키워드를 사용해서 다른 생성자를 호출할 때는 반드시 해당 생성자의 첫 줄에 작성되어야 함. this() 키워드 이전에 코드 존재 시 오류 발생.

패키지와 import

다른 패키지에 존재하는 클래스를 사용하고 싶을 때는

클래스의 전체 경로를 적어 사용해주거나

package oop.main;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        oop.pk1.Car car = new oop.pk1.Car();
        car.horn(); // pk1 빵빵

        oop.pk2.Car car2 = new oop.pk2.Car();
        car2.horn(); // pk2 빵빵
    }
}

import로 해당 클래스가 존재하는 패키지를 import 한다.

package oop.main;

import oop.pk1.Car;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Car car = new Car();
        car.horn(); // pk1 빵빵

        oop.pk2.Car car2 = new oop.pk2.Car();
        car2.horn(); // pk2 빵빵
    }
}

상속

클래스 간의 관계

📌 클래스 간의 관계를 분석하여 관계 설정을 해줄 수 있다.

상속관계 : is - a (”~은 ~(이)다”)
포함관계 : has - a (”~은 ~을(를) 가지고 있다”)
상속관계 : 고래는 포유류다 👍
포함관계 : 고래는 포유류를 가지고 있다…? 🙅‍♀️
- 자동차는 타이어를 가지고 있다. 👍
- 자동차는 차 문을 가지고 있다. 👍
- 자동차는 핸들을 가지고 있다. 👍

final 클래스와 final 메서드

클래스에 final 키워드를 지정하여 선언하면 최종적인 클래스가 됨으로 더 이상 상속할 수 없는 클래스가 된다.

public final class Car {}

...

public class SportsCar extends Car{} // 오류 발생.

메서드에 final 키워드를 지정하여 선언하면 최종적인 메서드가 됨으로 더 이상 오버라이딩할 수 없는 메서드가 된다.

public class Car {
    public final void horn() {
        System.out.println("빵빵");
    }
}

...

public class SportsCar extends Car{
    public void horn() { // 오류 발생.
        super.horn();
    }
}

super와 super()

super

부모 클래스의 멤버를 참조할 수 있는 키워드

public void setCarInfo(String model, String color, double price) {
    super.model = model; // model은 부모 필드에 set
    super.color = color; // color는 부모 필드에 set
    this.price = price; // price는 자식 필드에 set
}

super()
- 부모 클래스의 생성자를 호출할 수 있는 키워드
- 항상 부모 클래스의 생성자가 먼저 호출됨. 따라서 눈에 보이지 않지만 컴파일러가 super();를 자식 클래스 생성자 첫 줄에 자동으로 추가해 줌.
- ```
// 자식 클래스 SportsCar 생성자
public SportsCar(String model, String color, double price, String engine) {
     // this.engine = engine; // 오류 발생
    super(model, color, price);
    this.engine = engine;
}
```

다형성

자동 타입 변환

부모 타입 변수 = 자식 타입 객체;
자식 객체는 부모 객체의 멤버를 상속받기 때문에 부모와 동일하게 취급될 수 있음.
다만 부모 클래스에 선언된, 즉 상속받은 멤버만 접근 가능.

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 고래는 포유류이기 때문에 포유류 타입으로 변환될 수 있습니다.
        Mammal mammal = new Whale();

        // 하지만 포유류 전부가 바다에 살고 수영을 할 수 있는 것은 아니기 때문에
        // 수영 하다 메서드는 실행 불가
        // 즉, 부모 클래스에 swimming이 선언되어있지 않아서 사용 불가능합니다.
        // mammal.swimming(); // 오류 발생

        // 반대로 모든 포유류가 전부 고래 처럼 수영이 가능한 것이 아니기 때문에 타입변환이 불가능합니다.
        // 즉, 부모타입의 객체는 자식타입의 변수로 변환될 수 없습니다.
        // Whale whale = new Mammal(); // 오류 발생

        mammal.feeding();
    }
}

강제 타입 변환
- 자식 타입 변수 = (자식 타입) 부모 타입 객체;
- 부모 타입 객체는 자식 타입 변수로 자동으로 타입 변환되지 않음.
- 무조건 강제 타입 변환을 할 수 있는 것은 아니다!
  - 자식 타입 객체가 부모 타입으로 자동 타입 변환된 후 다시 자식 타입으로 변환될 때만 강제 타입 변환이 가능
  - 부모 타입 변수로는 자식 타입 객체의 고유한 멤버를 사용할 수 없기 때문에 사용이 필요한 경우가 생겼을 때 강제 타입 변환을 사용
```
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 자동 타입변환된 부모타입의 변수의 자식 객체
        Mammal mammal = new Whale();
        mammal.feeding();

        // 자식객체 고래의 수영 기능을 사용하고 싶다면
        // 다시 자식타입으로 강제 타입변환을 하면된다.
        Whale whale = (Whale) mammal;
        whale.swimming();

        Mammal newMammal = new Mammal();
        // Whale newWhale = (Whale) newMammal;
    }
}
```

instanceof

해당 클래스 객체의 원래 클래스명 체크
{대상 객체} instance of {클래스 이름}

// 다형성

class Parent { }
class Child extends Parent { }
class Brother extends Parent { }

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

        Parent p = new Parent();

        System.out.println(p instanceof Object); // true 출력
        System.out.println(p instanceof Parent); // true 출력
        System.out.println(p instanceof Child);  // false 출력

        Parent c = new Child();

        System.out.println(c instanceof Object); // true 출력
        System.out.println(c instanceof Parent); // true 출력
        System.out.println(c instanceof Child);  // true 출력

    }
}

추상 클래스

미완성된 설계도
abstract 키워드 사용
추상 메서드를 하나라도 가지고 있는 클래스는 추상 클래스
추상 메서드가 없어도 추상 클래스로 선언 가능
추상 클래스는 여러 개의 자식 클래스들에서 공통적인 필드나 메서드를 추출해서 만들 수 있음.
추상 메서드는 아직 구현되지 않은 미완성된 메서드. 정의만 할 뿐, 실행 내용 갖고있지 않음.
상속받은 클래스에서 추상 메서드는 반드시 오버라이딩!

인터페이스

📌 인터페이스의 멤버

모든 멤버 변수는 public static final
모든 메서드는 public abstract
생략되는 제어자는 컴파일러가 자동으로 추가해준다.

📌 인터페이스의 구현

인터페이스의 추상 메서드는 구현될 때 반드시 오버라이딩 되어야 한다.
만약 인터페이스의 추상 메서드를 일부만 구현해야 한다면 해당 클래스를 추상 클래스로 변경.

📌 인터페이스의 상속

인터페이스 간의 상속이 가능.
인터페이스 간의 상속은 implements 가 아니라 extends 키워드를 사용.
인터페이스는 클래스와는 다르게 다중 상속이 가능.

public class Main implements C {

    @Override
    public void a() {
        System.out.println("A");
    }

    @Override
    public void b() {
				System.out.println("B");
    }
}

interface A {
    void a();
}
interface B {
    void b();
}
interface C extends A, B { }

인터페이스 C가 A, B를 상속받고 인터페이스 C를 구현하므로 상속받은 a(), b() 메소드가 모두 오버라이딩 되어야 한다.

디폴트 메서드와 static 메서드

디폴트 메서드 : 추상 메서드의 기본적인 구현 제공.
메서드 앞에 default 키워드 붙이며 블럭{} 존재.
static 메서드 : 사용 방법 동일

public class Main implements A {

    @Override
    public void a() {
        System.out.println("A");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Main main = new Main();
        main.a();
        
        // 디폴트 메서드, 재정의 없이 바로 사용 가능.
        main.aa();

        // static 메서드 aaa() 호출
        A.aaa();
    }
}

interface A {
    void a();
    default void aa() {
        System.out.println("AA");
    }
    static void aaa() {
        System.out.println("static method");
    }
}

다형성

자동 타입 변환
- 인터페이스 변수 = 구현객체;
강제 타입 변환
- 구현 객체 타입 변수 = (구현 객체 타입) 인터페이스 변수;

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

        // A 인터페이스에 구현체 B 대입
        A a1 = new B();
        a1.a();
        // a1.b(); // 불가능

        System.out.println("\\nB 강제 타입변환");
        B b = (B) a1;
        b.a();
        b.b(); // 강제 타입변환으로 사용 가능
        System.out.println();

        // A 인터페이스에 구편체 B를 상속받은 C 대입
        A a2 = new C();
        a2.a();
        //a2.b(); // 불가능
        //a2.c(); // 불가능

        System.out.println("\\nC 강제 타입변환");
        C c = (C) a2;
        c.a();
        c.b(); // 강제 타입변환으로 사용 가능
        c.c(); // 강제 타입변환으로 사용 가능

    }
}

interface A {
    void a();
}
class B implements A {
    @Override
    public void a() {
        System.out.println("B.a()");
    }

    public void b() {
        System.out.println("B.b()");
    }
}
class C extends B {
    public void c() {
        System.out.println("C.c()");
    }
}

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this와 this()

this

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