$$config title: [위키] Do it! 자바 공부기록 keywords: - IT - java - 두잇 $$ # 4. 클래스와 객체1 (1) : 클래스 ## 객체 지향프로그래밍과 클래스 1. 객체 (Object)란? - 사전적 의미 : "의사나 행위가 미치는 대상" - 구체적, 추상적 데이터 단위 2. OOP (Object Oriented Programming, 객체 지향 프로그래밍) - 객체를 기반으로 하는 프로그래밍 - cf. 절차 프로그래밍 (Procedural Programming, ex) C언어) ## 예시 : 생활 속의 객체 1. 학교가는 과정에 대한 절차적 프로그래밍 - 일어난다 > 씻는다 > 밥을 먹는다 > 버스를 탄다 > 요금을 지불한다 > 학교에 도착한다. - 시간의 흐름에 따른 프로그래밍 2. 학교가는 과정에 대한 객체지향 프로그래밍 1. 객체를 정의 2. 객체의 기능 구현 3. 객체 사이의 협력 구현 - ![](https://i.imgur.com/jtUhRIl.png) ## 클래스 (Class) 1. `클래스`란? - 객체에 대한 속성과 기능을 코드로 구현한 것 - "클래스를 정의한다"라고 함 - 객체에 대한 청사진 (blueprint) - ```java // class : 클래스를 만드는 예약어 // Student : 클래스명 public class Student { // 아래 모두 멤버변수 int studentId; // 학번 String studentName; // 이름 int studentGrade; // 학년 String studentAddr; // 주소 } ``` 2. 객체의 `속성` - 클래스의 특징을 나타냄 - 학번, 이름, 학년, 주소 등 - 객체의 특성, 속성, 멤버변수 - 자료형을 이용해 멤버변수로 선언 - property, attrubute, member variable 3. 객체의 `기능` - 객체가 수행하는 기능들을 메소드로 구현 - 수강신청, 수업듣기, 출석하기, 시험보기 등 - method, member function - ```java public class Student { int studentId; String studentName; int studentGrade; String studentAddr; // 메소드 추가 public void showStudentInfo() { System.out.println(studentName + "," + studentAddr); // 이름, 주소 출력 } } ``` ## 클래스 정의하기 1. class명은 대부분 대문자로 시작 2. java의 모든 코드는 class 내부에 위치 3. 하나의 java 파일에 하나의 클래스를 두는 것이 원칙이나, - 여러 개의 클래스가 같이 있는 경우, public 클래스는 단 하나이며, - public 클래스와 java 파일의 이름은 동일해야함. ```java (접근제어자) class 클래스명 { 멤버변수; 메소드; } ``` ### 참고자료 [JAVA, 클래스 | infoqoch.log](https://velog.io/@infoqoch/JAVA-%ED%81%B4%EB%9E%98%EC%8A%A4) (0) 클래스를 정의할 때 이름은 반드시 java파일의 이름과 동일해야 한다. 그리고 그 클래스는 접근 범위를 public으로 해야 한다. 이를 통해 어플리케이션이 작동할 때 해당 클래스가 로딩되고 작동한다. 클래스(자바 파일)의 이름은 영어로 작성하고 첫 단어를 대문자로 하는 것을 원칙으로 한다. (1) `필드` : 클래스의 필드를 정의한다. private을 통해 객체의 필드값에 바로 접근할 수 없도록 한다. 개발자가 의도한 방식으로 값을 입력하고 출력하도록 한다. (2) `생성자` : 클래스를 통해 인스턴스(객체)를 생성시 초기화한다. this는 생성되는 객체의 필드값을 의미한다. 인스턴스가 초기화 될 때 해당 인스턴스의 필드 값도 함께 초기화할 수 있다. (3) `메서드` : 생성자의 필드를 해당 메서드의 매개변수를 통해 주입한다. (4) `생성자` : 클래스의 생성자에 입력하는 매개변수를 다양하게 설계하여, 다양한 방식으로 객체를 초기화 할 수 있다. 이러한 방식을 오버로딩Overloading이라 한다. 매서드도 가능하며, 이때에는 같은 리턴값과 같은 이름을 공유한다. (5) `메서드` : 해당 객체의 행위를 설계한다. 여기서는 투여된 시간(매개변수 int)만큼 성적이 오르도록 설계했다. (6) `매서드` : 필드 값을 출력한다. ```java public class Student { ..............(0) private String name; ............(1) private int age; private int math; public Student() { ............(2) this.name="홍길동"; this.age=17; } public void setInfo(String name, int age, int math) { ............(3) this.name = name; this.age = age; this.math = math; } public Student(String name, int age, int math) { ................(4) this.name = name; this.age = age; this.math = math; } public void studyMath(int hour){ .............(5) System.out.println(name+"이 "+hour+"시간 동안 수학 공부를 했다."); if(math>=100){ System.out.println(name+"이 수학을 너무 잘해서 오를 성적이 없다!"); return; } this.math+=hour; System.out.println(name+"의 성적이 올랐다"); if(math>=100) { this.math = 100; } } public String getName() { .............(6) return name; } public int getAge() { return age; } public int getMath() { return math; } } ``` # 4. 클래스와 객체1 (2) : 메소드 - 함수의 일종 - 객체의 기능을 제공하기 위해 클래스 내부에 구현되는 함수 - 함수란? - 하나의 기능을 수행하는 일련의 코드 - 중복되는 기능은 함수로 구현해 함수를 호출해 사용함. - ![](https://i.imgur.com/DrDA9rl.png) - ![](https://i.imgur.com/XWcuuYT.png) ## 함수 정의하기 - 함수를 코드로 구현 - 함수명, 매개변수, 반환값을 선언 - ```java // int : 함수 반환형 : int : 반환값의 자료형을 표현, 반환값이 없는 경우엔 void로 // add : 함수명 : 함수의 기능과 관련해 명명 // int num1, int num2 : 매개변수 : 함수의 수행을 위해 필요한 변수 int add (int num1, int num2) { int result; result = num1 + num2; return result; // return : 함수 수행 결과를 반환하기 위한 예약어 } ``` ## 함수 구현하고 호출하기 ![](https://i.imgur.com/9ndmm4c.png) ## 함수와 스택 메모리 - 스택 (stack) : 함수가 호출될 때 사용하는 메모리 - 함수의 기능 수행이 끝나면 자동으로 반환되는 메모리 - 함수 호출과 스택 메모리 구조 - ![](https://i.imgur.com/5FbBZJG.png) ## 함수를 왜 쓰나요? 반복적인 프로그래밍을 피할 수 있기 때문. 프로그램에서 특정 작업을 여러 번 반복해야 할 때는 해당 작업을 수행하는 함수를 작성하면 됨. 그리고서 프로그램이 필요할 때마다 작성한 함수를 호출하면 해당 작업을 반복해서 수행할 수 있음 ![](https://i.imgur.com/csO9ILP.png) # 4. 클래스와 객체1 (3) : 클래스와 인스턴스 (class&instance) - 클래스 (static code) → 생성 (인스턴스화) → 인스턴스 (dynamic memory) ## 클래스 생성하기 - 클래스를 사용하기 위해서는 클래스를 생성해야 함 - new 예약어를 이용해 클래스 생성 - ```java 클래스형 변수명 = new 생성자;``` - ```java Student studentA = new Student();``` - 예제 ```java public class Student { int studentId; String studentName; int studentGrade; String studentAddr; public void showStudentInfo() { System.out.println(studentName + "," + studentAddr); } public String getStudentName() { return studentName; } public void setStudentName(String name) { studentName = name; } public static void main(String[] args) { // 인스턴스 생성 // studentLee : 지역변수 Student studentLee = new Student(); studentLee.studentName = "이순신"; studentLee.studentId = 100; studentLee.studentAddr = "서울시 영등포구 여의도동"; studentLee.showStudentInfo(); } } ``` ## 인스턴스와 힙 (heap) 메모리 - 하나의 클래스 코드로부터 여러개의 인스턴스를 생성 - 인스턴스는 힙 메모리에 생성됨 - 각각의 인스턴스는 다른 메모리에 다른 값을 가짐 ## 참조 변수와 참조값 참조변수 : 인스턴스 생성 시 선언하는 변수 참조값 : 인스턴스가 생성되는 힙 메모리 주소 - 참조변수를 이용한 참조값 확인 코드 ```java public class StudentTest2 { public static void main(String[] args) { Student student1 = new Student(); student1.studentName = "홍길동"; System.out.println(student1); // 출력 : classpart.Student@16f65612 } } ``` - `student1` : 참조변수 - `참조값` : classpart.Student@16f65612 - `classpart.Student` : 클래스 풀네임 - `16f65612` : 4byte, 주소값 ## 클래스, 인스턴스, 참조변수, 참조값 1. `객체` : 객체지향 프로그램의 대상, 생성된 인스턴스 2. `클래스` : 객체를 프로그래밍하기 위해 코드를 만든 상태 3. `인스턴스` : 클래스가 메모리에 생성된 상태 4. `멤버 변수` : 클래스의 속성, 특성 5. `메소드` : 멤버 변수를 이용해 클래스의 기능을 구현 6. `참조 변수` : 메모리에 생성된 인스턴스를 가리키는 변수 7. `참조 값` : 생성된 인스턴스의 메모리 주소 값 ## 생성자 (constructor) - 인스턴스를 초기화할 때의 명령어 집합 - 생성자 명은 그 클래스의 이름과 같음 - 생성자는 메소드가 아니며, 상속되지 않고, 리턴 값은 없음 - 기본문법 - ```java <클래스명> ([]) { [] } ``` ## default 생성자 - 하나의 클래스에는 반드시 적어도 하나 이상의 Constructor가 존재 - 프로그래머가 생성자를 기술하지 않으면 Default 생성자가 자동으로 생성됨 (컴파일러가 코드에 넣어줌) - 매개변수가 없고, 구현부가 없다 만약 클래스에 매개변수가 있는 생성자를 추가하면 default 생성자는 제공되지 않음 ## 생성자 오버로드 (constructor overload) 필요에 의해 생성자를 추가하는 경우 -> 여러개의 생성자가 하나의 클래스에 있음 (overload) ![](https://i.imgur.com/tTIfQLi.png) # 4. 클래스와 객체1 (4) : 참조 자료형 ## 참조자료형 (reference data type) 변수의 자료형 1. 기본 자료형 : int, long, float, double 등 2. 참조 자료형 : String, Date, Student 등 클래스 형으로 선언하는 자료형 ## 참조 자료형의 예 - 학생 속성 중 수업에 대한 부분 - 수업에 대한 각 속성을 학생 클래스에 정의하지 않고 수업이라는 클래스로 분리해 사용 - 이때 과목은 참조 자료형으로 선언 - ```java ``` ## 정보 은닉 (information hiding) private 접근제어자 - 클래스의 외부에서 클래스 내부의 멤버 변수나 메소드에 접근(access)하지 못하게 하는 경우 사용 - 멤버 변수나 메소드를 외부에서 사용하지 못하도록 해 오류를 줄일 수 있음 - 변수에 대해서 필요한 경우 get(), set() 메소드를 제공 # 5. 클래스와 객체 2 (1) : this ## this가 하는 일 - 자신의 메모리를 가리킴 - 생성자에서 다른 생성자 호출 - 자신의 주소를 반환 ## 자신의 메모리를 가리키는 this 생성된 인스턴스 스스로를 가리키는 예약어 ![](https://i.imgur.com/cRzsurl.png) - note : 아래 코드에서 this를 생략하게 되면 name이나 age는 파라미터로 사용되는 name과 age로 인식됨 ```java public Person(String name, int age) { this.name = name; this.age = age; } ``` ## 생성자에서 다른 생성자를 호출하는 this this를 이용해 다른 생성자를 호출할 때는 그 이전에 어떠한 statement도 사용 불가능 아래와 같이 생성자가 여러개이고 파라미터만 다른 경우, constructor overloading이라고 함. ```java public Person() { this("이름없음", 1); } public Person(String name, int age) { this.name = name; this.age = age; } ``` # 5. 클래스와 객체 2 (2) : 객체 간의 협력 학생이 버스나 지하철을 가는 상황을 객체 지향으로 프로그래밍 ![](https://i.imgur.com/vYRhSu8.png) ## 예제 [참고 코드](https://replit.com/@jiin-coder/LovelyRecursiveMention#Main.java) - `Student.java` ```java public class Student { String studentName; int grade; int money; public Student(String studentName, int money) { this.studentName = studentName; this.money = money; } // 핵심코드 : 객체의 협업 public void takeBus(Bus bus) { bus.take(1000); money -= 1000; } public void takeSubway(Subway subway) { subway.take(1500); money -= 1500; } public void showInfo() { System.out.println(studentName + "님의 남은 금액은" + money + "원 입니다."); } } ``` - `Bus.java` ```java public class Bus { int busNumber; int passengerCount; int money; public Bus(int busNumber) { this.busNumber = busNumber; } public void take(int money) { this.money += money; passengerCount++; } public void showInfo() { System.out.println("버스" + busNumber + "번의 승객은 " + passengerCount + "명이고, 수입은 " + money + "입니다."); } } ``` - `Subway.java` ```java public class Subway { int lineNumber; int passengerCount; int money; public Subway(int lineNumber){ this.lineNumber = lineNumber; } public void take(int money) { passengerCount++; this.money += money; } public void showInfo() { System.out.println("지하철" + lineNumber + "번의 승객은 " + passengerCount + "명이고, 수입은 " + money + "입니다."); } } ``` - `Main.java` ```java public class Main { public static void main(String[] args) { Student james = new Student("James", 5000); Student tomas = new Student("Tomas", 10000); Bus bus100 = new Bus(100); james.takeBus(bus100); james.showInfo(); bus100.showInfo(); Subway subwayGreen = new Subway(2); tomas.takeSubway(subwayGreen); tomas.showInfo(); subwayGreen.showInfo(); } } ``` - 출력 ``` James님의 남은 금액은4000원 입니다. 버스100번의 승객은 1명이고, 수입은 1000입니다. Tomas님의 남은 금액은8500원 입니다. 지하철2번의 승객은 1명이고, 수입은 1500입니다. ``` # 5. 클래스와 객체2 (3) : static 변수 ## static 변수 static 변수는 인스턴스가 생성될 때마다 다른 메모리를 가지는 것이 아니라 프로그램이 메모리에 적재(load)될 때, 데이터 영역의 메모리에 생성됨 - 따라서 인스턴스의 생성과 관계없이 `클래스명`으로 직접 참조 - ```java student.serialNum = 100; // serialNum이 static 변수` ``` - static 변수는 클래스 변수라고도 함 - 멤버변수는 다른말로 인스턴스 변수라고 함 ## static 변수의 정의와 사용 방법 - `static int serialNum;` - static : static 예약어 - int : 자료형 - serialNum : 변수명 여러 개의 인스턴스가 같은 메모리의 값을 공유하기 위해 사용 ## static 변수 VS. 인스턴스 변수 note : serialNum를 static으로 선언하면, 모든 student 인스턴스에 대해 하나의 변수로 유지되고, 이러한 변수를 class 변수라 함. ![](https://i.imgur.com/n79cD33.png) ## 예시 : static 변수 [참고 코드](https://replit.com/@jiin-coder/SpicyBitterCrash#Main.java) - `여러 인스턴스가 하나의 메모리 값을 공유`할 때 필요 - 학생이 생성될 때마다 학번이 증가해야 하는 경우, 기준이 되는 값은 static 변수로 생성해 유지 - 각 학생이 생성될 때마다, static 변수값을 복사해 하나 증가 시킨 값을 생성된 인스턴스 학번 변수에 저장해줌 ![](https://i.imgur.com/mBCa69O.png) ## static 메소드 - 클래스 메소드라고도 함 - 메소드에 static 키워드를 사용해 구현 - 주로 static 변수를 위한 기능 제공 - static 메소드에서 인스턴스 변수를 사용할 수 없음 - static 메소드도 인스턴스의 생성과 관계없이 클래스명으로 직접 메소드 호출 - ```java Student.getSerialNum(); // getSerialNum()이 static 메소드 ``` - 인스턴스의 변수의 경우 꼭 인스턴스가 먼저 생성되어야 하므로 static 메소드에서는 생성이 불확실한 인스턴스 변수를 사용할 수 없음 예시 ```java public static int getSerialNum() { int i = 10; // 지역변수 i++; System.out.println(i); studentName = "홍길동"; // 멤버변수, 인스턴스 변수 return serialNum; // static 변수, 클래스 변수 } ``` - 지역변수는 메소드가 실행되고 없어지는 변수이니 상관없음 - static 변수는 공유되는 변수이니 상관없음 - 인스턴스 변수는 - static 메소드는 객체가 생성되기 전에도 실행가능 - 인스턴스가 만들어진 후에 가능하기 때문에 static메소드에선 인스턴스 변수 사용을 하지 않음 ## 변수의 유효 범위 ![](https://i.imgur.com/KQoDeut.png) # 5. 클래스와 객체2 (4) : singleton 패턴 ## static 응용 : singleton 패턴 아래에서 객체는 무엇이고, 이 중에 자동차 회사 시스템을 만들 때, 단 한개만이 존재하는 객체는 무엇인가? 자동차 회사 ``` `자동차 회사`가 있고 자동차 회사에는 `직원들`이 있고 자동차 회사에는 여러개의 `공장`들이 있고, `생산`된 자동차를 운반하는 `운반차들`이 있다. ``` singleton 패턴 : 전 시스템에 단 하나의 인스턴스만이 존재하도록 구현하는 방식 # 예제 - `Company.java` ```java public class Company { private static Company instance = new Company(); private Company() {} public static Company getInstance(){ if(instance == null) { instance = new Company(); } return instance; } } ``` - `Main.java` ```java class Main { public static void main(String[] args) { Company c1 = Company.getInstance(); Company c2 = Company.getInstance(); Company c3 = new Company(); // error System.out.println(c1); System.out.println(c2); System.out.println(c1 == c2); // true가 나오도록 } } ``` - 출력 ``` Company@1c20c684 Company@1c20c684 ``` # 6. 배열과 ArrayList(1) : 배열 ## 배열은 왜 써야할까? 정수 20개를 이용한 프로그램을 만들때, 20개의 정수 타입의 변수를 선언해야 함. int num1, num2, num3 - num20; -> 비효율적이고 변수관리도 힘듦 => 배열은 동일한 자료형의 변수를 한꺼번에 순차적으로 관리할 수 있다 ## 배열 선언하기 ```java 자료형[] 배열명 = new 자료형[개수]; int[] arr = new int[10]; or 자료형[] 배열명 = new 자료형[개수]; int arr[] = new int[10]; ``` - 메모리구조 ![](https://i.imgur.com/gOgDtBg.png) ## 배열 초기화 - 선언과 동시에 초기화 가능 - 초기화 할 시 배열의 개수를 명시하지 않음 - 초기화 값이 없이 선언만 하는 경우, 정수는 0, 실수는 0.0, 객체배열은 null로 초기화됨 ```java int[] studentIds = new int[3]; // 가능 int[] studentIds = new int[ ]; // 오류 발생 int[] studentIds = new int[ ] {101, 102, 103}; // 개수는 생략함 int[] studentIds = new int[3] {101, 102, 103}; // 오류 발생 int[] studentIds = {101, 102, 103}; // int형 요소가 3개인 배열 생성 ``` ## 배열 사용하기 `[]` : - 인덱스 or 첨자 연산자 - 배열의 위치를 지정해 자료를 가져옴 - 모든 배열의 순서는 `0부터 시작` - n개 배열은 0부터 n-1 위치까지 자료가 존재 ![](https://i.imgur.com/I6zi3Eh.png) ## 예제 : 배열을 초기화하고 출력하기 ```java public class ArrayTest { public static void main (String[ ] args) { int[ ] num = new int[ ] {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}; // 배열의 첫번째 요소(num[0])부터 열번째 요소(num[9])까지 10개 요소 출력 for (int i = 0; i < num.length; i++) { System.out.println(num[i]); } } } ``` ## 배열의 길이와 유효한 요소 값 - 배열의 길이의 속성 : length - 자료가 있는 요소만 출력하려면 크기에 대한 저장은 따로 해야함 ```java public class ArrayTest { public static void main (String[ ] args) { // int형으로 길이가 5인 배열 선언 int[ ] num = new int[5]; num[0] = 1; num[1] = 2; num[2] = 3; // num.length : 전체 배열 길이만큼 반복 for (int i = 0; i < num.length; i++) { System.out.println(num[i]); } } } // 출력 1 2 3 0 0 ``` # 6. 배열과 ArrayList(2) : 객체 배열 사용하기 ## 객체 배열 만들기 - 참조 자료형을 선언하는 객체 배열 - 배열만 생성한 경우, 요소는 null로 초기화됨 - 각 요소를 new를 활용해 생성하여 저장해야 함 ![](https://i.imgur.com/lVsVM0I.png) ![](https://i.imgur.com/im1Ddyo.png) ## 배열 복사하기 기존 배열과 같은 배열을 만들거나 배열이 꽉찬 경우, 더 큰 배열을 만들고 기존 배열 자료를 복사할 수 있음. `System.arraycopy(src, srcPos, dest, destPos, length);` 1. src : 복사할 배열명 2. srcPos : 복사할 배열의 첫번째 위치 3. dest : 복사해서 붙여 넣을 대상 배열명 4. destPos : 복사해서 대상 배열에 붙여넣기를 시작할 첫번째 위치 5. length : src에서 dest로 자료를 복사할 요소 개수 ## 예제 : 배열 복사하기 ![](https://i.imgur.com/AKclPHM.png) ## 객체 배열 복사하기 ### 얕은 복사 배열 요소의 주소만 복사되므로 배열 요소가 변경되면 복사된 배열의 값도 변경됨 ![](https://i.imgur.com/PDTN3PA.png) ### 깊은 복사 ![](https://i.imgur.com/D1UzTd7.png) ![](https://i.imgur.com/vPpykk4.png) ## 향상된 for문 배열 요소의 처음부터 끝까지 모든 요소를 참조할 때 편리한 반복문 ```java for (변수 : 배열) { 반복 실행문; } ``` ```java public class EnhancedForLoop { public static void main (String[ ] args) { String[] strArray = {"Java", "Android", "C", "JavaScript", "Python"}; for (String lang : strArray) { System.out.println(lang); } } } ``` # 6. 배열과 ArrayList(3) : 다차원 배열 ## 다차원 배열 - 2차원 배열 - 지도, 게임 등 평면이나 공간을 구현할 때 많이 사용됨 - 이차원 배열의 선언과 구조 ![](https://i.imgur.com/r57rtP2.png) - 선언과 초기화 ![](https://i.imgur.com/iQywZ7i.png) ## 이차원 배열 사용하기 전체 모든 요소를 출력하려면 중첩된 for문을 사용해야 함 행을 기준으로 잡고, 열 순회 ![](https://i.imgur.com/EyRGUBh.png) # 6. 배열과 ArrayList(4) : ArrayList 클래스 ## ArrayList 클래스 기존 배열 - 길이를 정해 선언하므로 사용 중 부족한 경우, 다른 배열로 복사하는 코드를 직접 구현해야 함 - 중간의 요소가 삭제되거나 삽입되는 경우도 나머지 요소에 대한 조정하는 코드를 구현해야 함 ArrayList 클래스 - 자바에서 제공되는 객체 배열이 구현된 클래스 - 여러 메소드와 속성 등을 사용해 객체 배열을 편리하게 관리할 수 있음 - 가장 많이 사용하는 객체 배열 클래스 ## ArrayList 클래스 사용하기 `ArrayList 배열명 = new ArrayList();` 사용할 객체를 E 위치에 넣고 ArrayList 메소드를 활용해 추가하거나 참조 가능 ```java // ArrayList 선언 ArrayList library = new ArrayList(); // add() 메소드로 요소 값 추가 library.add(new Book("태백산맥", "조정래")); library.add(new Book("데미안", "헤르만 헤세")); // 배열에 추가된 요소 개수만큼 출력 for (int i = 0; i < library.size(), i++) { Book book = library.get(i); book.showBookInfo(); } ``` # 예제 [참고 코드](https://replit.com/@jiin-coder/RealDistantLaws#Main.java) # 7. 상속과 다형성(1) ## 상속이란 클래스를 정의할 때, 이미 구현된 클래스를 상속받아서 속성이나 기능이 확장되는 클래스를 구현함 - 상속하는 클래스 : 상위 클래스, parent class, base class, super class - 상속받는 클래스 : 하위 클래스, child class, derived class, subclass 클래스 상속 문법 ``` class B extends A { } ``` - 상위클래스는 하위클래스보다 일반적인 의미를 가짐 - 하위클래스는 상위 클래스보다 구체적인 의미를 가짐 ex) 포유류 : class Mammal {} ⇡ 사람 : class Human extends Mammal {} - extends 뒤에는 단 하나의 class만 사용 가능 - 자바는 single inheritance만을 지원 ## 예제 : 상속을 활용한 고객관리 프로그램 - 고객의 정보를 활용해 고객 맞춤 서비스를 구현 - 고객의 등급에 따라 차별화된 할인율과 포인트를 지급 - 등급에 따른 클래스를 따로 구현하는 것이 아닌 일반적인 클래스를 먼저 구현하고 그 보다 기능이 많은 클래스는 상속을 활용해 구현 [참고 코드](https://replit.com/@jiin-coder/ScalyNeatForms#Main.java) # 7. 상속과 다형성(2) : 접근제어자와 super ## 접근제한자 가시성 private < default < protected < public ![](https://i.imgur.com/t34y2v4.png) ## 상속에서 클래스 생성 과정 1. 하위 클래스 생성 시 상위클래스가 먼저 생성됨 2. 상위 클래스의 생성자가 호출된 후, 하위 클래스의 생성자가 호출됨 3. 하위 클래스의 생성자에서는 무조건 상위 클래스의 생성자가 호출되어야 함 4. 아무것도 없는 경우 컴파일러는 상위 클래스 기본 생성자를 호출하기 위한 super()를 코드에 넣어줌 5. super() 호출되는 생성자는 상위클래스의 기본 생성자임 6. 만약 상위 클래스의 기본 생성자가 없는 경우 (매개변수가 있는 생성자만 존재하는 경우) - 하위클래스는 명시적으로 상위클래스를 호출해야함 ## 상속에서의 메모리 상태 상위 클래스의 인스턴스가 먼저 생성이 되고, 하위 클래스의 인스턴스가 생성됨 ![](https://i.imgur.com/HCsT0oh.png) ## super 예약어 - this가 자기 자신의 인스턴스 주소를 가지는 것처럼 super는 하위 클래스가 상위 클래스에 대한 주소를 가지게 됨 - 하위클래스가 상위 클래스에 접근할 때 사용 가능 ## 상위 클래스로의 묵시적 형변환 (업캐스팅) - 상위 클래스 형으로 변수를 선언하고 하위 클래스 인스턴스를 생성할수 있음 - 하위 클래스는 상위 클래스의 타입을 내포하고 있으므로 상위 클래스로 묵시적 형변환이 가능함 ![](https://i.imgur.com/nfq7tGX.png) => 왜 이렇게 사용하는가 => 오버라이딩과 다형성과 관계있음 ## 형변환에서의 메모리 `Customer vc = new VIPCustomer();에서 vc가 가리키는 것은?` => VIPCustomer() 생성자의 호출로 인스턴스는 모두 생성되었음 하지만 타입이 Customer이므로 접근할 수 있는 변수나 메소드는 Customer의 변수와 메소드임 # 7. 상속과 다형성(3) : 오버라이딩과 다형성 ## 메소드 오버라이딩 (overriding) 상위 클래스에 정의된 메소드 중 하위 클래스와 기능이 맞지 않거나, 추가 기능이 필요한 경우 같은 이름과 매개변수로 하위 클래스에서 재정의 함 - ex) VIPCustomer 클래스의 calcPrice() 메소드 재정의 보너스 포인트 적립하고 할인율을 적용한 가격을 반환 ```java public int calcPrice(int price) { bonusPoint += price * bonusRatio; return price - (int)(price * saleRatio); } ``` ## 묵시적 형변환과 재정의된 메소드 호출 ```java Customer vc = new VIPCustomer(); vc.calcPrcie(10000); ``` 위 코드에서 calcPrice() 메소드는 어느 메소드로 호출될 것인가? => 인스턴스의 VIPCustomer의 메소드로 호출됨 - 검증 ```java Public class Main { public static void main(String[] args) { Customer vc = new VIPCustomer(10030, "vc", 2000) // VIP 고객 생성 vc.bonusPoint = 1000; System.out.println(vc.getCustomerName() + " 님이 지불해야 하는 금액은 " + vc.calcPrice(10000) + "원입니다."); } } ``` - 출력 ``` vc님이 지불해야 하는 금액은 9000원입니다. ``` ## 가상 메소드 (Virtual method) 프로그램에서 어떤 객체의 변수나 메소드의 참조는 그 타입에 따라 이루어짐 가상 메소드의 경우는 타입과 상관없이 `실제 생성된 인스턴스의 메소드가 호출`되는 원리 ```java Customer vc = new VIPCustomer(); vc.calcPrcie(10000); ``` vc 타입은 Customer지만, 실제 생성된 인스턴스인 VIPCustomer 클래스의 calcPrice() 메소드 `(재정의 되어있음)` 가 호출됨 ![](https://i.imgur.com/fOgl8dn.png) ## 다형성 (polymorphism) 다형성 : - 하나의 코드가 여러가지 자료형으로 구현되어 실행되는 것. - 정보 은닉, 상속과 더불어 OOP의 가장 큰 특징 중 하나 - OOP의 유연성, 재활용성, 유지보수성에 기본이 되는 특징 ### 예제 : 다형성 구현하기 - 하나의 클래스를 상속받은 여러 클래스가 있는 경우, 각 클래스마다 같은 이름의 서로 다른 메소드를 재정의함 - 상위 클래스 타입으로 선언된 하나의 변수가 여러 인스턴스에 대입되어 다양한 구현이 실행될 수 있음 ```java class Animal { public void move() { System.out.println("동물이 움직입니다."); } } class Human extends Animal { public void move() { System.out.println("사람이 두발로 걷습니다."); } } class Tiger extends Animal { public void move() { System.out.println("호랑해!"); } } public class AnimalTest { public static void main(String[] args) { AnimalTest test = new AnimalTest(); test.moveAnimal(new Human()); test.moveAnimal(new Tiger()); } // 매개변수 Animal animal : 매개변수의 자료형이 상위 클래스 public void moveAnimal(Animal animal){ animal.move(); // 재정의된 메소드가 호출됨 } } ``` 동일한 animal.move() 코드에 대해 각기 다른 구현이 실행됨 ![](https://i.imgur.com/gDtuAM0.png) ## 상속을 언제 사용할까? - 여러 클래스를 생성하지 않고, 하나의 클래스에 공통적인 요소를 모으고 나머지 클래스는 이를 상속받은 다음 각각 필요한 특성과 메소드를 구현하는 방법 - 하나의 클래스에 여러 특성을 한꺼번에 구현하는 경우, 많은 코드 내에 많은 if문이 생길 수 있음 ```java if (customerGrade == "VIP") { // 할인해주고, 적립도 많이 해주고 } if (customerGrade == "GOLD") { // 할인해주고, 적립은 적당히 } if (customerGrade == "SILVER" ) { // 적립만 } ``` # 7. 상속과 다형성(4) : 다형성 활용과 다운캐스팅 ## 다형성 활용하기 - 일반 고객과 VIP 고객의 중간 등급의 고객을 생성 - 5명의 고객을 ArrayList에 생성해 저장한 다음 - 각 고객이 물건을 샀을 때의 가격과 보너스 포인트를 계산 ![](https://i.imgur.com/rnP9EfJ.png) ### 예제 [참고 코드](https://replit.com/@jiin-coder/AggravatingFlimsyCache#Main.java) ## 상속은 언제 사용할까? 1. `IS - A` 관계 (is a relationship : inheritance) - 일반적인 개념과 구체적인 개념과의 관계 - 상위클래스 : 일반적인 개념 클래스 (ex) 포유류) - 하위클래스 : 구체적인 개념 클래스 (ex) 사람, 원숭이, 고래) - 단순히 코드를 재사용하는 목적으로 사용하지 않음 2. `HAS - A` 관계 (composition) - 한 클래스가 다른 클래스를 소유한 관계 - 코드 재사용의 한 방법 - ex) Student가 Subject를 포함한 관계 ## 다운캐스팅 - Instanceof - 하위클래스가 상위클래스로 형변환되는 것은 묵시적으로 이루어짐 - 다시 원래 자료형인 하위클래스로 형변환하려면 명시적으로 다운캐스팅을 해야함 - 이때 원래 `인스턴스의 타입을 체크하는 예약어가 instanceof`임 ```java Animal hAnimal = new Human(); if (hAnimal instanceof Human) { // hAnimal 인스턴스 자료형이 Human형이라면 Human human = (Human)hAnimal; // 인스턴스 hAnimal을 Human형으로 다운캐스팅 } ``` # 8. 추상클래스 (1) : 활용하기 ## 추상클래스란? (abstract class) - 추상 메소드를 포함한 클래스 - 추상 메소드는 구현코드 없이 메소드의 선언만 있고, 구현코드는 추상클래스를 상속받은 하위클래스에서 작성 가능 - ex) abstract int add (int x, int y); // 선언만 있는 추상 메소드 - int add (int x, int y) {} // {} 부분이 구현내용 // 추상메소드 X - abstract 예약어 사용 - ex) public abstract class Computer {} - ex) public abstract class Desktop extends Computer {} - 추상클래스는 new (인스턴스화) 할 수 없다. - cf) concrete class 예제 ```java public abstract class Computer { public abstract void display(); public abstract void typing(); public void turnOn() { System.out.println("전원을 켭니다."); } public void turnOff() { System.out.println("전원을 끕니다."); } } ``` ## 추상클래스를 왜 사용할까? isRelevant()는 자식 시점에서는 그 행동을 구체적으로 정의할 수 있지만 부모입장에서는 그럴 수 없지요 이 메소드를 부모 단계에서 추상화하여 "내 시점에선 행동을 특정할 수 없지만 자식 시점에선 반드시 구현되어야 하고 구현될 수 있는 행동이다" 라는 것을 설계 시점에서 명시하는 겁니다. 참고 : [추상(abstract) 클래스가 필요한 기본적인 이유](https://ryan-han.com/post/java/abstract_class/) ``` 안녕하세요, 추상 클래스와 메서드의 개념은 객체지향설계 개념을 좀 더 익히면 이해하기 쉬워질 거라 생각합니다. 객체지향설계에서는 구현해야할 것들을 객체들로 바라본 후, 객체들 간의 연관 관계를 상속(Is-a), 포함(Has-a)로 풀어낸다는 것이 핵심입니다. 추상 개념은, 객체들 간의 관계를 상속 관계로 정립하면서 생기는, 점차 상위의 클래스를 정의하게 되면서 발생하는 "구체적인 행동 내용은 부모 입장에서 정의할 수 없는 것"을 묘사하기 위해 이용하는 것이라 생각하면 될 것 같습니다. 글에서 설명하신 것과 같이 isRelevant()는 자식 시점에서는 그 행동을 구체적으로 정의할 수 있지만 부모입장에서는 그럴 수 없지요. 게다가 모든 자식 클래스가 반드시 구현해야할 행동입니다. 그렇다면 이 메소드를 부모 단계에서 추상화하여 "내 시점에선 행동을 특정할 수 없지만 자식 시점에선 반드시 구현되어야 하고 구현될 수 있는 행동이다" 라는 것을 설계 시점에서 명시하는 겁니다. 학교나 여느 책에선 해당 이야기를 이런 예를 들어서 설명합니다. 만일 갖가지 도형 객체를 구현해야 하고, 넓이나 부피, 중심 좌표 등을 제공해줄 수 있게 해야한다고 합시다. 그럼 "원", "사각형", "삼각형" 등의 클래스는 추상화하여 "평면도형"이라는 부모 클래스를 정의하고 상속받게 할 수 있을겁니다. "구", "직육면체", "삼각뿔" 등의 클래스는 "입체도형"이라는 부모 클래스를 정의하고 상속받게 할 수 있을거고요. 입체도형과 평면도형 클래스는 다시 추상화하여 "도형"이라는 부모 클래스를 정의하고 상속 받게 설계하면 추상화를 완료하게 됩니다. 도형->평면도형->원 과 같은 형태로요. 넓이()나 부피() 같은 메소드는 최종 자식 클래스에선 구체적으로 구현해줄 수 있지만 평면도형, 입체도형 클래스 시점에선 이를 구현하기 힘들겁니다. 따라서 이들을 추상 메소드로 선언해두고, 자식 클래스에서 실제로 구현해주는거죠. 또 도형 입장에서는 무게중심 혹은 질량중심의 좌표를 담아두기 힘들죠. 하지만 평면도형 클래스에선 무게중심의 좌표를, 입체도형 클래스에선 질량중심의 좌표를 담아둘 수 있을 것입니다. 이런 일련의 과정을 이해하고 몇 번 연습과 실습을 거치게 되면 본인이 맡은 기능을 구현해나가는 도중에 본인이 정의한 클래스들 간의 공통점을 찾아 추상화한 부모 클래스를 만들고 추상 메소드를 추출해나갈 수 있게 될겁니다. 그리고 이게 객체지향설계의 절반 정도 되는 것 같습니다. 그만큼 간단하지만 중요한 개념입니다. 안드로이드가 그런 관점에서는 참고하기 좋은 운영체제입니다. 자바 자체가 객체지향 개념에 잘 기반해 만든 언어인데 안드로이드 역시 자바를 이용하여 각종 API와 기능들을 객체지향에 기반해 잘 설계했거든요. 아무튼 중요한 개념인데 예리하게 글로 잘 남기신 것 같습니다. 힘내세요! ``` # 8. 추상클래스 (2) : 추상클래스와 템플릿 메소드 활용 ## 추상 클래스와 템플릿 메소드 템플릿 메소드 : 추상 메소드나 구현된 메소드를 활용해 전체 기능의 흐름 (시나리오)를 정의하는 메소드 - final로 선언하면 하위 클래스에서 재정의할 수 없음 - 프레임워크에서 많이 사용되는 설계 패턴 - 추상클래스로 선언된 상위 클래스에 템플릿 메소드를 활용해 전체적인 흐름을 정의하고, 하위 클래스에서 다른게 구현되어야 하는 부분은 추상메소드로 선언해 하위클래스가 구현하도록 함 ## 예제 : ManualCar와 AiCar [참고 코드](https://replit.com/@jiin-coder/OverjoyedForkedHandwritingrecognition#Main.java) ## final 예약어 - final 변수는값이 변경될 수 없는 상수 - public static final double PI = 3.14; - final 변수는 오직 한번만 값을 할당할 수 있음 - final 메소드는 하위 클래스에서 재정의(overriding) 할 수 없음 - final 클래스는 더이상 상속되지 않음 - ex) java의 String 클래스 ## 여러 자바 파일에서 공유하는 상수 값 정의하기 프로젝트 구현시 여러파일에서 공유해야 하는 상수 값은 하나의 파일에 선언해 사용하면 편함 - `Define.java` ```java public class Define { public static final String GOOD_MORNING = "Good Morning"; public static final int MATH = 2001; } ``` - `UsingDefine.java` Define.GOOD_MORNING : static으로 선언했으므로 인스턴스를 생성하지 않고, 클래스명으로 참조가능 ```java public class UsingDefine { public static void main (String[] args) { System.out.println(Define.GOOD_MORNING); System.out.println("수학 과목 코드값은" + Define.MATH + "입니다."); } } ``` - 출력값 ``` Good Morning! 수학 과목 코드값은 2001입니다. ``` ## 예제 : 템플릿 메소드 구현 - 각 PlayerLevel 별 가능한 기능을 다름 - 단, 기능의 순서는 run(), jump(), turn()의 순서 - 템플릿 메소드 : 기능의 순서와 반복에 대한구현은 go(int) 메소드에서 구현되어있음 ![](https://i.imgur.com/lwPeORb.png) # 9. 인터페이스 (1) : 선언과 구현하기 ## 인터페이스란? (Interface) 모든 메소드가 추상 메소드 (abstract method)로 이루어진 클래스 - 형식적인 선언만 있고, 구현은 없음 ```java interface 인터페이스명 { public static final float PI = 3.14f; public void add(); } ``` - 인터페이스에 선언된 모든 메소드는 public abstract로 추상메소드 - 인터페이스에 선언된 모든 변수는 public static final로 상수 ## 인터페이스 만들기 ```java public interface Calc { // 인터페이스에서 선언한 변수는 컴파일 과정에서 상수로 변환됨 double PI = 3.14; int ERROR = -9999999; // 인터페이스에서 선언한 메소드는 컴파일 과정에서 추상 메소드로 변환됨 int add(int num1, int num2); int substract(int num1, int num2); int times(int num1, int num2); int divide(int num1, int num2); } ``` ## 클래스에서 인터페이스 구현하기 1. Calc 인터페이스를 Calculator 클래스에서 구현 - Calc의 모든 추상 메소드를 구현하지 않으면 Calculator 클래스는 추상클래스가 됨 2. CompleteCalc 클래스가 Calculator 클래스를 상속받은 후, 모든 메소드를 구현 - CompleteCalc은 생성가능한 클래스 ![](https://i.imgur.com/WIHKOvE.png) - public interface `Calc` {} : `인터페이스` - public abstract class `Calculator` implements Calc {} : `추상클래스` : 타입상속 - public class `CompleteCalc` extends Calculator {} : `최하위클래스` : 구현상속 ## 인터페이스 구현과 형변환 - 인터페이스를 구현한 클래스는 인터페이스 형으로 선언한 변수로 형변환 가능 - 상속에서의 형 변환과 동일한 의미 - 단, 클래스 상속과 달리 구현코드가 없기 때문에 여러 인터페이스를 구현 가능 - 형 변환시, 사용할 수 있는 메소드는 인터페이스에 선언된 메소드만 사용 가능 CompleteCalc가 Calc형으로 대입된 경우 사용할 수 있는 메소드는 Calc에 선언된 메소드 ```java Calc calc = new CompleteCalc(); ``` ![](https://i.imgur.com/AyFWvFs.png) # 9. 인터페이스 (2) : 인터페이스와 다형성 구현 ## 인터페이스와 다형성 - 인터페이스는 "Client Code"(main부)와 서비스를 제공하는 "객체" 사이의 약속 - 어떤 객체가 어떤 interface 타입이라 한다면, 그 interface가 제공하는 메소드를 구현했다는 의미 (타입 상속) - Client는 어떻게 구현되었는지 상관없이 interface의 정의만을 보고 사용 가능 (ex) JDBC) - 다양한 구현이 필요한 interface를 설계하는 일은 매우 중요한 일 ## 인터페이스 구현 참고 코드 Scheduler ## 왜 인터페이스를 사용할까? UserInfoWeb은 IUserInfoDao에 정의된 메소드 명세만 보고, Dao를 사용 가능 Dao 클래스들은 IUserInfoDao에 정의된 메소드를 구현할 책임이 있음. ![](https://i.imgur.com/NvTLHn9.png) # 9. 인터페이스 (3) : 인터페이스 활용하기 ## 인터페이스의 요소 1. 상수 - 모든 변수는 상수로 변환됨 2. 추상 메소드 - 모든 메소드는 추상 메소드로 구현됨 3. 디폴트 메소드 - 기본 구현을 가지는 메소드 - 구현 클래스에서 재정의 가능 - 인터페이스에서 디폴트 메소드 정의 4. 정적 메소드 - 인스턴스 생성과 상관없이 인터페이스 타입으로 사용 가능한 메소드 - static 키워드로 정적 메소드 구현 - 인터페이스명으로 정적 메소드 호출 (`Calc.total(arr)`) 5. private 메소드 - 인터페이스를 구현한 클래스에서 사용하거나 재정의 할수없음. - 인터페이스 내부에서만 기능을 제공하기 위해 구현하는 메소드 - 인터페이스 내부에 private or private static으로 선언한 메소드 구현 - private static은 정적 메소드에서 사용 가능 ## 예제 : 두 개의 인터페이스 구현하기 [참고 코드 : buy와 sell, customer](https://replit.com/@jiin-coder/ThreadbareImpracticalKnowledge#Main.java) ![](https://i.imgur.com/ZcklAnR.png) ### 구현한 메소드 사용하기 ![](https://i.imgur.com/sWruPut.png) ### 두 인터페이스의 디폴트 메소드가 중복되는 경우 ![](https://i.imgur.com/upAcAOv.png) ## 인터페이스 상속 - 인터페이스 간에도 상속이 가능 - 구현코드의 상속이 아니므로 타입 상속이라고 함 ![](https://i.imgur.com/eD3YDiJ.png) - myClass 인스턴스가 생성됐다해도, 받는 객체의 타입이 x이면, x 메소밖에 사용하지 못함 => 어떤 타입이 대입이 됐냐에 따라서 사용가능한 메소드가 한정적일 수 있음. ```java x xClass = myClass; xClass.x(); ``` # 10. 기본 클래스 (1) ## 10-1. java.lang 패키지 - import java.lang.*; - 프로그래밍 시, import 하지 않아도 자동으로 import됨 - 많이 사용하는 기본 클래스들이 속한 패키지 - String, Integer, System 등 ## 10-2. Object 클래스 - java.lang.Object 클래스 - 모든 클래스의 최상위 클래스 - 모든 클래스는 Object 클래스에서 상속받음 - 모든 클래스는 Object 클래스의 메소드를 사용가능 - 모든 클래스는 Object 클래스의 메소드 중 일부는 재정의 가능 (final로 선언된 메소드는 x) - 컴파일러가 extends Object를 추가함 ## 10-2-1. Object 클래스에서 자주 쓰는 메소드 ### 10-2-1-1. `String toString()` - 객체를 문자열로 표현해 반환 - 재정의해 객체에 대한 설명이나 특정 멤버변수값을 반환함. - Object 클래스의 메소드 - ```java getClass().getName() + '@' + Intger.toHexString(hashCode()) // 출력 // Object.Book : 클래스명 // 16f65612 : 해시코드값 Object.Book@16f65612 ``` - 객체 정보를 String으로 바꿔 사용할 때 많이 쓰임 - String이나 Integer 클래스에는 이미 재정의되어 있음 - String은 문자열 반환 / Integer는 정수값 반환 ### 10-2-1-2. `boolean equals(Object obj)` - 두 인스턴스가 동일한지 여부를 반환 - 재정의해 논리적으로 동일한 인스턴스임을 정의 가능 - 두 인스턴스의 주소값을 비교해 true/false를 반환 - 재정의해 두인스턴스가 논리적으로 동일함의 여부를 반환 ex) 같은 학번의 학생인 경우, 여러 인스턴스의 주소 값은 다르지만, 같은 학생으로 처리해야 학점이나 정보 산출에 문제가 생기지 않으므로, 이런경우 equals() 메소드를 재정의 ```java Student studentLee = new Student(100, "이상원"); Student studentLee2 = studentLee; // 주소 복사 System.out.println(studentLee == studentLee2) // ture ``` ![](https://i.imgur.com/uHMhe4n.png) `==` : 물리적 값 비교 : 주소값(메모리주소값) `equals()` : 논리적 값 비교 : 문자열 - equals() 메소드 재정의하기 ![](https://i.imgur.com/QNozGXD.png) ### 10-2-1-3. `int hashCode()` - 객체의 해시코드 값을 반환 - hash : 정보를 저장, 검색하기 위해 사용하는 자료구조 - 자료의 특정값 (키값)에 대해 저장위치를 반환해주는 해시 함수를 사용함 - ```java // index : 저장위치 // hash : 해시함수 // key : 객체 정보 index = hash(key) ``` - 해시 함수는 어떤 정보인가에 따라 다르게 구현됨 - hashCode() 메소드는 인스턴스의 저장주소를 반환 - 힙 메모리에 인스턴스가 저장되는 방식이 hash - hashCode()의 반환값 : JVM이 저장한 인스턴스의 주소값을 10진수로 나타냄 - 서로 다른 메모리의 두 인스턴스가 같다면? - 재정의된 equals() 메소드의 값이 true - 동일한 hashCode() 반환값을 가져야 함 - 논리적으로 동일함을 위해 equals() 메소드를 재정의했다면, hashCode() 메소드로 재정의해 동일한 값이 반환되도록 함 - String/Integer 클래스 : 동일한 문자열/정수값의 인스턴스에 대해 동일한 정수/정수값이 반환됨 - hashCode() 메소드 재정의하기 ![](https://i.imgur.com/pO2tW9r.png) ### 10-2-1-4. `Object clone()` - 객체를 복제해 동일한 멤버 변수값을 가진 새로운 인스턴스 생성 - 객체의 원본을 복제하는데 사용하는 메소드 - 원본을 유지해놓고 복사본을 사용할 때 - 기본 틀(prototype)을 두고, 복잡한 생성과정을 반복하지 않고 복제 - clone() 메소드를 사용하면, 객체의 정보(멤버 변수값)가 같은 인스턴스가 또 생성되는 것이므로, OOP의 정보은닉, 객체 보호의 관점에서 위배될 수 있음 - 객체의 clone() 메소드 사용을 허용한다는 의미로 cloneable 인터페이스를 명시 ```java // implements Cloneable : 객체를 복제해도 된다는 의미로 Cloneable 인터페이스를 함께 선언 class Circle implements Cloneable { ``` ex) [참고 코드 : x,y,radius Circle](https://replit.com/@jiin-coder/GlassBeautifulBots#Main.java) ### 10-2-1-5. `Class getClass()` - 객체의 Class 클래스를 반환 ### 10-2-1-6. `void finalize()` - 인스턴스가 힙 메모리에서 제거될 때, GC에 의해 호출되는 메소드 - 네트워크 연결해제, 열려있는 파일 스트림 해제 등을 구현 ### 10-2-1-7. `void wait()` - 멀티 스레드 프로그램에서 사용하는 메소드 - 스레드를 '기다리는 상태' (non runnable)로 만듦 ### 10-2-1-8. `void notify()` - wait() 메소드에 의해 기다리고 있는 스레드(nonruunable 상태)를 실행가능한 상태(runnable)로 가져옴 # 10. 기본 클래스 (2) ## 10-3. `String 클래스` - String을 선언하는 두가지 방법 - ```java String str1 = new String("abc"); // 생성자의 매개변수로 문자열 생성 String str2 = "test"; // 문자열 상수를 가리키는 방식 ``` - 힙 메모리에 인스턴스로 생성되는 경우와 상수 풀 (constant pool)에 있는 주소를 참조하는 방법 2가지 - 상수 풀의 문자열을 참조하면, 모든 문자열이 같은 주소를 가리킴 ![](https://i.imgur.com/ahPbjar.png) ```java public class StringTest { public static void main (String[] args) { String str1 = new String("abc"); String str2 = new String("abc"); System.out.println(str1 == str2); // false String str3 = "abc"; String str4 = "abc"; System.out.println(str3 == str4); // true } } ``` ### String 클래스로 문자열 연결 - 한번 생성된 String값 (문자열)은 불변 (immutable) - 두개의 문자열을 연결하면 새로운 인스턴스가 생성됨 - 문자열 연결을 계속하면 메모리에 gabage가 많이 생길수있음 ![](https://i.imgur.com/JusSOwv.png) ### StringBuilder, StringBuffer 사용하기 - 내부적으로 가변적인 char[] 배열을 가지고 있는 클래스 - 문자열을 여러번 연결하거나 변경할 때, 사용하면 유용함 - 매번 새로 생성하지 않고, 기존 배열을 변경하므로 gabage가 생기지 않음 - `StringBuffer`는 멀티쓰레드 프로그래밍에서 동기화 (synchronization)을 보장 - 동기화 : 쓰레드 간의 순서를 보장 - 단일 쓰레드 프로그램에서는 `StringBuilder`를 사용하기를 권장 - toString() 메소드로 String 반환 예제 ![](https://i.imgur.com/V6WSmFE.png) ## 10-4. `Wrapper` 클래스 - 기본 자료형 (primitive data type) 에 대한 클래스 ![](http://www.tcpschool.com/lectures/img_java_boxing_unboxing.png) ### autoBoxing과 unboxing - Integer는 객체이고, int는 4byte 기본 자료형 - 두개의 자료를 연산할 때, 자동으로 변환이 일어남 ![](https://i.imgur.com/IuTvdDq.png) ## 10-5. Class 클래스 - java의 모든 class와 interface는 컴파일 후, class 파일로 생성됨 - class 파일에는 객체의 정보 (멤버 변수, 메소드, 생성자 등) 가 포함되어 있음 - Class 클래스는 컴파일된 class 파일에서 객체의 정보를 가져올 수 있음 ### Class 클래스 가져오기 1, 2번 정적 로딩, 3번은 동적 로딩 1. Object 클래스의 getClass() 메소드 사용하기 ```java String s = new String(); Class = c = s.getClass(); // getClass() 메소드의 반환형은 Class ``` 2. 클래스 파일명을 Class 변수에 직접 대입하기 ```java Class c = String.Class; ``` 3. Class.forName("클래스명") 메소드 사용하기 ```java Class c = Class.forName("java.lang.String"); ``` ### Class 클래스로 정보 가져오기 - reflection 프로그래밍 - : class 클래스를 이용해 클래스의 정보를 가져오고, 이를 활용해 인스턴스를 생성, 메소드 호출하는 등의 프로그래밍 방식 - 로컬 메모리에 객체가 없어, 객체의 데이터타입을 직접 알 수 없는 경우 (ex)원격에 객체가 있는 경우 등), 객체 정보만을 이용해 프로그래밍 가능 - Constructor, Method, Filed 등 java.lang.reflect 패키지에 있는 클래스들을 활용해 프로그래밍 - 일반적으로 자료형을 알수있는 경우에는 사용하지 않음. ## Class.forName() 메소드로 동적로딩하기 - 동적 로딩이란 - 컴파일 시에 데이터 타입이 모두 binding되어, 자료형이 로딩되는 것이 (static Loading) 아니라, **실행중에 데이터 타입을 알고 binding되는 방식** - 프로그래밍 할 때, 어떤 클래스를 사용할지 모를 때, 변수로 처리하고 실행될 때, 해당 변수에 대입된 값의 클래스가 실행될 수 있도록 Class클래스에서 제공하는 static 메소드 - 실행 시에 로딩되므로, 경우에 따라 다른 클래스가 사용될 수 있어 유용함 - 컴파일 타임에 체크 할수 없으므로, 해당 문자열에 대한 클래스가 없는 경우 예외 (ClassNotFoundException)이 발생할 수 있음 ```java String className = "classEx.Person"; Class pClass = Class.forName(className); ``` # 12. 콜렉션 프레임워크 (1) 제네릭 프로그래밍 ## 제네릭 (Generic) 프로그래밍 - **변수 선언이나, 메소드의 매개변수**를 하나의 참조 자료형이 아닌 **여러 자료형을 변환될 수 있도록** 프로그래밍하는 방식 - 실제 사용되는 참조 자료형으로의 변환은 컴파일러가 검증하므로 안정적인 프로그래밍 방식 - 콜렉션 프레임워크에서 많이 사용되고 있음 a ## 제네릭 클래스 정의하기 - 여러 참조 자료형으로 대체될 수 있는 부분을 하나의 문자로 표현 - 이 문자를 자료형 매개변수라고 함. ```java public class GenericPrinter { private T material; public void setMaterial (T material) { this.material = material; } public T getMaterial() { return material; } } ``` - `GenericPrinter` : 제네릭 클래스 - `T` : type의 약자, 자료형 매개변수 ## 자료형 매개변수 T - type의 의미로 T를 많이 사용 - ``에서 <>는 다이아몬드 연산자라고 함 - static 키워드는 T에 사용 불가능 - ``` static 변수에 제네릭을 사용하면 여러 인스턴스에서 어떤 타입으로 공유되어야할지 지정할 수 없어서 사용할 수 없습니다. static 변수는 값 자체가 공유되기 때문입니다. 값 자체가 공유되려면 타입에 대한 정보도 있어야하기 때문에 static 변수에는 타입이 지정되지 않은 제네릭 타입은 사용하지 못합니다. 하지만, static 메서드는 메서드의 틀만 공유합니다. 즉, 제네릭 메서드를 정의할때는 리턴타입이 무엇인지와는 상관없이 내가 제네릭 메서드라는 것을 컴파일러에게 알려줘야합니다. static 메서드는 메서드의 틀 안에서 지역변수처럼 타입 파라미터가 다양하게 오가는 형태로 사용될 수 있는 것입니다. ``` - `ArrayList list = new ArrayList<>();` - 다이아몬드 연산자 내부에서 자료형은 생략 가능 - 제네릭에서 자료형 추론 (java 10 ~) - `ArrayList list = new ArrayList();` -> `var list = new ArrayList();` ## 제네릭 클래스 사용하기 [참고 코드 : threeDprinter, material](https://replit.com/@jiin-coder/CaringInformalSphere#Main.java) ![](https://i.imgur.com/5WwaIYe.png) ## 제네릭에서 대입된 자료형을 명시하지 않는 경우 - `GenericPrinter`와 같이 사용할 자료형 (Powder)를 명시해야함 - 자료형을 명시하지 않고, 사용할 수 있지만, 이런 경우 자료형을 명시하라는 경고 표시가 나타남 - 반환형에 따라 강제 형 변환을 해야함. ![](https://i.imgur.com/LjgOq09.png) ## - T가 사용될 클래스를 제한하기 위해 사용 - Material에서 상속받지 않은 Water와 같은 클래스는 프린터 재료로 사용할 수 없음 - Material에 정의된 메소드를 공유할 수 있음 ## 제네릭 메소드 활용하기 - 메소드의 매변수를 자료형 매개변수로 사용하는 경우 - 자료형 매개변수가 하나이상인 경우 - 제네릭 메소드의 일반형식 ```java public <자료형 매개변수> [반환형] [메소드명] ([자료형 매개변수]) {} ``` ## 자료형 매개변수가 2개인 경우 T, V 2개의 자료형 매개변수 사용 ```java public class Point { T x; V y; Point(T x, V y) { this.x = x; this.y = y; } // 아래 두 메소드 모두, 제네릭 메소드 public T getX() { return x; } public V getV() { return y; } } ``` # 12. 콜렉션 프레임워크 (2) : 자료구조 ## Array 배열 - 같은 형의 데이터 타입을 메모리에 저장하는 선형적(일렬) 자료구조 - 논리적 구조와 물리적 구조가 동일 1. fixed-length 2. 인덱스 연산 : O(1) 3. CRUD가 n개에 종속됨 : O(n) - JDK : ArrayList, Vector ## Linked List - 배열의 단점을 보완함 (속도,) - **데이터와 링크로 구성** ![](https://img1.daumcdn.net/thumb/R1280x0/?scode=mtistory2&fname=https%3A%2F%2Ft1.daumcdn.net%2Fcfile%2Ftistory%2F99C3863E5BFBE0AB0B) ## Stack과 Queue ![](https://i.imgur.com/Q382h50.png) 1. Stack - 일반적인 의미 : 쌓다, 더미 - 선형 자료구조 - LIFO (Last In First Out) : 후입선출 - `Push` : 넣기 - ![](https://i.imgur.com/W15VVY3.png) - `Pop` : 꺼내기 - ![](https://i.imgur.com/c0GVtYS.png) - `Peek` : 스택의 맨 위에 있는 원소를 반환 - ![](https://i.imgur.com/LYcw7ir.png) 2. Queue - FIFO(First In First Out) : 선입선출 (ex) 대기열, 선착순) - JDK : ArrayList, Vector, LinkedList - ![](https://i.imgur.com/pZhBdtP.png) ## Tree Q. Binary Search Tree를 왜 쓰나요? A. 자료의 검색 ![](https://img1.daumcdn.net/thumb/R1280x0/?scode=mtistory2&fname=https%3A%2F%2Fblog.kakaocdn.net%2Fdn%2FblbjFV%2Fbtq1K3P9Y8v%2FH393OwoRI9lX8N3wrz9OO1%2Fimg.png) - Binary Tree : 자식노드가 최대 두 개인 노드들로 구성된 트리 - Binary Search Tree : 검색을 위한 이진 트리 - 중복 불가능 - BST의 특성 1. 유일한 키 값 2. 루트 노드의 키 값 기준 - 정렬 1. in-order : 오름차순 2. pre-order : 3. post-order - JDK : TreeSet, TreeMap(Red-Black Tree) ## Hashing - **산술 연산을 이용한 검색 방식** - 저장할 key값과 value를 넣으면, 해시함수는 `int index = key.hashCode() % capacity` 연산으로 배열의 인덱스를 구해, 해당 인덱스에 저장된 연결 리스트에 데이터를 저장 - 시간복잡도 : 자료가 N개일때, O(1) - JDK : HashMap, HashSet ![](https://i.imgur.com/g0jerna.png) 이후 Collection & Map # 12. 콜렉션 프레임워크 (3) : ArrayList ## 콜렉션 프레임워크란 - 프로그램 구현에 필요한 자료구조 (Data Structure)를 구현해놓은 라이브러리 - java.util 패키지에 구현되어있음 - 개발에 소요되는 시간을 절약하면서 최적화된 알고리즘 사용 가능 - 여러 인터페이스와 구현 클래스 사용 방법을 이해해야함. ![](https://i.imgur.com/YkJ3ruR.png) ## Collection 인터페이스 - 하나의 객체를 관리하기 위한 메소드가 정의된 인터페이스 - 하위에 List와 Set 인터페이스가 있음 - 여러 클래스들이 Collection 인터페이스를 구현 ![](https://i.imgur.com/a8a73h1.png) 1. List 인터페이스 - 순서가 있는 자료 관리, 중복 허용 - 구현 클래스 : ArrayList, Vectior, LinkedList, Stack, Queue 등 2. Set 인터페이스 - 순서가 정해져 있지 않음, 중복 불허용 - 구현 클래스 : HashSet, TreeSet 등 Collection 인터페이스에 선언된 주요 메소드 1. `boolean add(E e)` - Collection에 객체를 추가 2. `void clear()` - Collection의 모든 객체 제거 3. `Iterator` - Collection을 순환할 반복자 (Iterator)를 반환 4. `boolean remove(Object o)` - Collection에 매개변수에 해당하는 인스턴스가 존재할 시, 제거 5. `int size()` - Collection에 있는 요소의 개수 반환 ### 1. List 인터페이스 - Collection 하위 인터페이스 - 객체를 순서에 따라 저장하고 관리하는 데에, 필요한 메소드가 선언된 인터페이스 - 배열의 기능을 구현하기 위한 인터페이스 - ArrayList, Vector, LinkedList 등이 많이 사용됨 1. ArrayList와 Vector - 객체 배열을 구현한 클래스 - Vector는 자바2 부터 제공된 클래스 - 멀티 쓰레드 상태에서 리소스에 대한 동기화가 필요한 경우 Vector를 사용 - 일반적으로 ArrayList를 더 많이 사용 - ArrayList에 동기화 기능이 추가되어야 하는 경우 : `Collections.synchronizedList(new ArrayList());` - 동기화 (synchronization) : 2개의 쓰레드가 동시에 하나의 리소스에 접근할 때, 순서를 맞춰 데이터에 오류가 발생하지 않도록 함 2. LinkedList 클래스 - 논리적으로 순차적인 자료구조가 구현된 클래스 - 다음 요소에 대한 참조값을 갖고있음 - 요소의 추가/삭제에 드는 비용이 배열보다 적음 3. # 12. 콜렉션 프레임워크 (4) : Stack, Queue, hashSet ## Stack과 Queue - Stack과 Queue의 기능은 구현된 클래스가 있지만, ArrayList나 LinkedList를 활용해 사용할 수 있음 1. Stack : LIFO (Last In First Out) - 맨 마지막에 추가된 요소가 먼저 꺼내지는 자료구조 - 게임의 무르기/ 왔던 길 돌아가기 기능, 최근 자료 추출 등에서 사용 2. Queue : FIFO (First In First Out) - 먼저 저장된 자료가 먼저 꺼내지는 선착순, 대기열 구조 ## Iterator 사용해 순회하기 - Collect의 개체를 순회하는 인터페이스 - iterator() 메소드 호출 : `Iterator ir = memberArrayList.iterator();` - 선언된 메소드 - boolean hasNext() - 이후에 요소가 더 있는지를 체크하는 메소드, 요소가 있다면 true 반환 - E next() - 다음에 있는 요소 반환 ## 2. set 인터페이스 - Collection 하위의 인터페이스 - 중복을 허용하지 않음 - ID, 주민번호, 사번 등 유일한 값이나 객체를 관리할 때 사용 - List는 순서기반의 인터페이스지만, Set은 순서가 없음 - 저장된 순서와 출력 순서는 다를 수 있음 - get(i) 메소드가 제공되지 않음. # 12. 콜렉션 프레임워크 (5) : TreeSet, HashMap, TreeMap ## TreeSet 클래스 - 객체의 정렬에 사용되는 클래스 - 중복을 허용하지 않음 - 오름차순이나 내림차순으로 객체를 정렬함 - 내부적으로 이진 검색 트리 (binary search tree)로 구현되어 있음 - 이진 검색 트리에 자료가 저장될 때, 비교해 저장될 위치를 지정 - 객체 비교를 위해 Comparable이나 Comparator 인터페이스를 구현해야함. ## Comparable 인터페이스와 Comparator 인터페이스 - 정렬 대상이 되는 클래스가 구현해야 하는 인터페이스 - Comparable은 compareTo() 메소드를 구현 - 매개변수와 객체 자신(this)를 비교 - TreeSet 생성자에 Comparator가 구현된 객체를 매개변수로 전달 - `TreeSet treeSet = new TreeSet(new Member());` - 일반적으로 comparable을 더 많이 사용 - 이미 Comparable이 구현된 경우, Comparator를 이용해 다른 정렬 방식을 정의할 수 있음 ### 예제 : Comparable 인터페이스 구현 - compareTo() 메소드 재정의 - 추가한 회원 아이디와 매개변수로 받은 회원 아이디를 비교 ```java @Override public int compareTo(Member member) { return (this.memberId - member.memberId); } ``` ## Map 인터페이스 - key - value pair의 객체를 관리하는데 필요한 메소드가 정의됨 - key는 중복 불가능 - 검색을 위한 자료구조 - key를 이용해 값을 저장하거나 검색, 삭제 할때, 사용하면 편리함 - 내부적으로 hash 방식으로 구현됨 `index = hash(key)` : index는 저장위치 - key가 되는 객체는 객체의 유일성함의 여부를 알기 위해 equals()와 hashCode() 메소드를 재정의함 ## TreeMap 클래스 - key 객체를 정렬해 key-value를 pair로 관리하는 클래스 - key에 사용되는 클래스에 Comparable, Comparator 인터페이스를 구현 - java에 많은 클래스들은 이미 Comparable이 구현되어 있음 - 구현된 클래스를 key로 사용하는 경우는 구현할 필요없음 # 13. 내부 클래스 (1) ## 내부 클래스 요약 ![](https://i.imgur.com/3Fcjrio.png) ## 예제 : 인스턴스 내부 클래스와 정적내부 클래스 ```java class OutClass { private int num = 10; private static int sNum = 20; private InClass inClass; public OutClass(){ inClass = new InClass(); } class InClass { int inNum = 200; void inTest(){ System.out.println("num : " + num); System.out.println("sNum : " + sNum); } } public void usingInTest() { inClass.inTest(); } static class InStaticClass { int iNum = 100; static int sInNum = 200; void inTest() { // num += 10; sNum += 10; System.out.println("sNum : " + sNum); System.out.println("iNum : " + iNum); System.out.println("sInNum : " + sInNum); } static void sTest(){ System.out.println("sNum : " + sNum); System.out.println("sInNum : " + sInNum); } } } class Main { public static void main(String[] args) { // OutClass outClass = new OutClass(); // outClass.usingInTest(); // OutClass.InStaticClass sInClass = new OutClass.InStaticClass(); // sInClass.inTest(); OutClass.InStaticClass.sTest(); } } ``` ## 예제 : 지역 내부 클래스 ```java class Outer { int outNum = 100; static int sNum = 200; public Runnable getRunnable(){ int localNum = 100; class MyRunnable implements Runnable { public void run() { System.out.println(outNum); System.out.println(sNum); System.out.println(localNum); } } return new MyRunnable(); } } class Main { public static void main(String[] args) { Outer outer = new Outer(); outer.getRunnable().run(); } } ``` ## 예제 : 익명 내부 클래스 - 익명 내부 클래스는 단 하나의 인터페이스나 단 하나의 추상메소드를 구현할 수 있음 - 익명 내부 클래스를 가장 많이 사용 ```java class Outer { int outNum = 100; static int sNum = 200; Runnable runnable = new Runnable() { public void run() { System.out.println("runnable!"); } }; public Runnable getRunnable(int i){ int localNum = 100; return new Runnable() { public void run() { outNum += 10; System.out.println("outNum : " + outNum); System.out.println("sNum : " + sNum); System.out.println("localNum : " + localNum); System.out.println("i : " + i); } }; } } class Main { public static void main(String[] args) { Outer outer = new Outer(); Runnable runnable = outer.getRunnable(20); runnable.run(); outer.runnable.run(); } } ``` # 13. 내부 클래스 (2) : 람다식 ## 람다식 (lambda expression) - 자바에서 함수형 프로그래밍을 구현하는 방식 - 자바 8부터 지원 - 클래스를 생성하지 않고, 함수의 호출만으로 기능을 수행 - 함수형 프로그래밍 (functional programming) - 순수 함수 (pure function)를 구현하고, 호출함으로써 외부자료에 부수적인 영향을 주지않고, 매개변수만을 사용하도록 만든 함수 - 함수를 기반으로 구현 - 입력받은 자료를 기반으로 수행되고, 외부에 영향을 미치지 않으므로, 병렬처리 등에 가능 - 안정적인 확장성있는 프로그래밍 방식 ## 람다식 문법 - 매개변수 (하나인 경우) 자료형과 괄호 생략하기 - `str -> {System.out.print(str);}` - 매개변수가 2개인 경우, 괄호를 생략할 수 없음 - `x, y -> {System.out.println(x+y);}` // 잘못된 형식 - 중괄호 안의 구현부가 한 문장인 경우 중괄호 생략 - `str -> System.out.println(str);` - 중괄호 안의 구현부가 한 문장이여도, return문은 중괄호 생략할 수 없음 - `str -> return str.length();` // 잘못된 형식 - 중괄호 안의 구현부가 반환문 하나라면, return과 중괄호 모두 생략 - `(x,y) -> x+y` // 두 값을 더해 반환 - `str -> str.length()` // 문자열의 길이를 반환 ## 람다식 사용하기 예제 - 두 수 중 큰 수를 반환하는 람다식 구현 활용 - 함수형 인터페이스 선언 ```java public interface MyNumber { int getMax (int num1, int num2); // 추상메소드 선언 } ``` - 람다식 구현과 호출 ``` public class TestMyNumber { public static void main (String[] args){ MyNumber max = (x, y) -> (x >= y) ? x : y; // 람다식을 인터페이스형 max 변수에 대입 System.out.println(max.getMax(10,20)); // 인터페이스형 변수로 메소드 호출 } } // 출력 20 ``` ## 함수형 인터페이스 - 람다식을 선언하기 위한 인터페이스 - 익명 함수와 매개변수만으로 구현되므로, 단 하나의 메소드만을 가져야 함 - 두개 이상의 메소드인 경우, 어떤 메소드의 호출인지 모호해짐 - @FunctionalInterface 어노테이션 - 함수형 인터페이스 - 2개 이상의 메소드를 선언하면 오류 발생 ## 익명 객체를 생성하는 람다식 - 자바는 객체 지향 언어로 객체를 생성해야 메소드가 호출됨 - 람다식으로 메소드를 구현한 후, 호출할 시 내부에서 익명 클래스가 생성됨 ```java StringConcat concat3 = new StringConcat() { @Override public void makeString (String s1, String s2) { System.out.println(s1 + "," + s2); } }; ``` - 람다식에서 외부 메소드의 지역변수는 상수 처리됨 - 지역 내부 클래스와 동일한 원리 ## 함수를 변수처럼 사용하는 람다식 - 프로그램에서의 변수의 사용 1. 특정 자료형으로 변수 선언 후, 값 대입해 사용 - int a= 10; 2. 매개변수로 전달하기 - int add (int x, int y); 3. 메소드의 반환 값으로 반환하기 - return num; ### (1) 인터페이스형 변수에 람다식 대입 ```java interface PrintString { void showString (String str); } ``` ↓ ```java s -> System.out.println(s) ``` ```java PrintString lambdaStr = s -> System.out.println(s); // 인터페이스형 변수에 람다식 대입 lambdaStr.showString("hello lambda_1"); ``` ### (2) 매개변수로 전달하는 람다식 ```java interface PrintString { void showString(String str); } public class TestLambda { public static void main (String[] args) { // 람다식을 인터페이스형 변수에 대입하고, 그 변수를 사용해, 람다식 구현부 호출 PrintString lambdaStr = s -> System.out.println(s); lambdaStr.showString("hello lambda_1"); // 메소드의 매개변수로 람다식을 대입한 변수 전달 showMyString(lambdaStr); } // PrintString p : 매개변수를 인터페이스형으로 받음 public static void showMyString(PrintString p) { p.showString("hello lambda_2"); } } ``` ### (3) 반환값을 쓰이는 람다식 ```java interface PrintString { void showString(String str); } public class TestLambda { public static void main (String[] args) { ... PrintString reStr = returnString(); // 변수로 반환받기 reStr.showString("hello"); // 메소드 호출 } public static void showMyString(PrintString p) { p.showString("hello lambda_2"); } public static PrintString returnString() { return s -> System.out.println(s + "world"); } } ``` ``` hello lambda_1 hello lambda_2 hello world ``` # 13. 내부 클래스 (3) : 스트림 ## 스트림 (stream) - 자료의 대상과 관계없이 일관성있는 연산을 수행 - 배열, 콜렉션을 대상으로 동일한 연산을 수행 - 일관성 있는 연산으로 자료의 처리를 쉽고 간단하게 함 - 한번 생성하고, 사용한 스트림은 재사용할 수 없음 - 자료에 대한 스트림을 생성해 연산을 수행하면 스트림은 소모됨 - 다른 연산을 위해서는 새로운 스트림을 생성 - 스트림 연산은 기존 자료를 변경하지 않음 - 자료에 대한 스트림을 생성하면, 별도의 메모리 공간을 사용하므로, 기존 자료를 변경하지 않음 - 스트림 연산은 중간 연산과 최종연산으로 구분됨 - 스트림에 대해 중간 연산은 여러개 적용될 수 있지만, 최종 연산은 마지막에 한번만 적용됨 - 최종연산이 호출되어야 중간 연산의 결과가 모두 적용됨 - 이를 '지연 연산'이라 함. ## 예제 : stream 연산 ```java import java.util.Arrays; import java.util.stream.IntStream; public class IntArrayTest { public static void main (String[] args) { int[] arr = {1,2,3,4,5}; Int Stream stream = Arrays.stream(arr); int sum = stream.sum(); System.out.println(sum); // 이미 생성하고, 사용한 스트림은 재사용할 수 없으니, 다시 만들어주기 int count = (int)Arrays.stream(arr).count(); System.out.println(count); } } ``` ## reduce() 연산 - 정의된 연산이 아닌 프로그래머가 직접 지정하는 연산을 적용 - 최종 연산으로 스트림의 요소를 소모하며 연산 수행 - 배열의 모든 요소의 합을 구하는 reduce() 연산 - 두 번째 요소로 전달되는 람다식에 따라 다양한 기능을 수행 ``` Arrays.stream(arr).reduce(0, (a,b) -> a+b); ``` - 0 : 초깃값 - (a,b) : 전달되는 요소 - (a,b) -> a+b : 각 요소가 수행해야 할 기능 ## reduce() 연산 예제 - 배열에 여러 문자열이 있을 경우, 길이가 가장 긴 문자열 찾기 ### (1) BinayOperator 사용 ```java import java.util.Arrays; import java.util.function.BinaryOperator; // BinaryOperator를 구현한 클래스 정의 class CompareString implements BinaryOperator { // reduce() 메소드가 호출될 때, 불리는 메소드 // 두 문자열 길이 비교 @Override public String apply (String s1, String s2) { if (s1.getBytes().length >= s2.getBytes().length){ return s1; } else { return s2; } } } ``` ### (2) 람다식 사용 ```java public class ReduceTest { public static void main (String[] args) { String[] greetings = {"안녕하세요", "hello"}; // 람다식을 직접 구현하는 방식 System.out.println(Arrays.stream(greetings).reduce("", (s1, s2) -> { if (s1.getBytes().length >= s2.getBytes().length) { return s1; } else { return s2; } })); // BinaryOperator를 구현한 클래스 사용 String str = Array.stream(greetings).reduce(new CompareString()).get(); System.out.println(str); } } ``` # 14. 예외 처리 ## 오류란 무엇인가요? - 컴파일 오류 (compile error) : 프로그램 코드 작성 중 발생하는 문법적 오류 - 실행 오류 (runtime error) : 실행 중인 프로그램이 의도하지 않은 동작을 하거나 (bug) 프로그램이 중지되는 오류 - 실행 오류 시 비정상 종료는 서비스 운영에 치명적 - 오류가 발생할 수 있는 경우에 로그 (log)를 남겨, 추후 이를 분석해 원인을 찾아야 함 - 자바는 예외 처리를 통해, 프로그램의 비정상 종료를 막고, log를 남길 수 있음. ## 오류와 예외 클래스 1. 시스템 오류 (error) - JVM에서 발생 - 프로그래머가 처리 불가능하거나, 동적 메모리가 없는 경우, 스택 오버 플로우 등 2. 예외 (Exception) - 프로그램에서 제어할 수 있는 오류 - 읽어들이려는 파일이 존재하지 않는 경우, 네트워크 연결이 끊어진 경우 ![](https://i.imgur.com/bpsrJNA.png) ## 예외 클래스의 종류 - 모든 예외 클래스의 최상위 클래스는 Exception - 다양한 예외 클래스가 제공됨 ![](https://i.imgur.com/NNuDpUj.png) ## try-with-resources 문 - 리소스를 자동해제 하도록 제공해주는 구문 - 자바 7부터 제공됨 - close()를 명시적으로 호출하지 않아도 `try{}` 블록에서 열린 리소스는 정상적인 경우, 예외가 발생한 경우 모두 자동해제됨 - 해당 리소스가 AutoCloseable을 구현해야함 - FileInputStream의 경우, AutoCloseable을 구현하고 있음. ## 사용자 정의 예외 클래스 예제 - 전달받은 Id값이 null이거나 8자 이하, 20자 이상인 경우 예외 발생시키기 ![](https://i.imgur.com/ZZJkfRu.png) # 15. 자바 입출력 (1) ## 스트림이란? - 네트워크에서 자료의 흐름이 물과 같다는 의미에서 유래 - 다양한 입출력 장치에 독립적으로 일관성있는 입출력을 제공하는 방식 - 입출력이 구현되는 곳 : 파일 디스크, 키보드, 마우스, 메모리 네트워크 등 ## 스트림의 구분 - 대상 기준 : 입력 스트림 / 출력 스트림 - 자료의 종류 : 바이트 스트림 / 문자 스트림 - 기능 : 기반 스트림 / 보조 스트림 ## 입력 스트림과 출력 스트림 - 입력 스트림 : 대상으로부터 자료를 읽어들이는 스트림 - 출력 스트림 : 대상으로 자료를 출력하는 스트림 ![](https://i.imgur.com/XeDIvjD.png) - 스트림의 종류 1. 입력 스트림 - FileInputStream, FileReader, BufferedInputStream, BufferedReader 등 2. 출력 스트림 - FileOutputStream, FileWriter, BufferedOutputStream, BufferedWriter 등 ## 표준 입출력 System 클래스의 표준 입출력 멤버 ```java public class System { public static PrintStream out; public static PrintStream in; public static PrintStream err; } ``` 1. System.out - 표준 출력 (모니터) 스트림 - ex) `System.out.println("에러메시지");` 2. System.in - 표준 입력 (키보드) 스트림 - ex) `int d = System.in.read();` // 한 byte 읽어내기 3. System.err - 표준 에러 출력 (모니터) 스트림 - ex) `System.err.println("데이터");` ## Scanner 클래스 - java.util 패키지에 있는 입력 클래스 - 문자 뿐만 아니라 정수, 실수 등 다른 자료형도 읽을 수 있음 - 여러 대상에서 자료를 읽을 수 있음 (콘솔, 파일 등) - 생성자 1. `Scanner (File source)` - 파일을 매개변수로 받아 Scanner를 생성 2. `Scanner (InputStream source)` - 바이트 스트림을 매개변수로 받아 Scanner를 생성 3. `Scanner (String source)` - String을 매개변수로 받아 Scanner를 생성 ## Console 클래스 - System.in을 사용하지 않고, 콘솔에서 표준 입력 가능 - 이클립스와는 연동되지 않음 - command 창에서 입력함 - 메소드 1. `String readLine() ` - 문자열을 읽음 2. `char[] readPassword()` - 사용자에게 문자열을 보여주지 않고 읽음 3. `Reader reader()` - Reader 클래스 반환 4. `PrintWriter writer()` - PrintWriter 클래스 반환 ## 바이트 단위 스트림 : InputStream - 바이트 단위 입력용 최상위 스트림 - 추상 메소드를 포함한 추상 클래스로 하위 클래스가 구현해 사용 - 주요 하위 클래스 ![](https://i.imgur.com/f6gBCfB.png) - 메소드 ![](https://i.imgur.com/BUXadqA.png) ## 바이트 단위 스트림 : OutputStream - 바이트 단위 출력용 최상위 스트림 - 추상 메소드를 포함한 추상클래스로 하위클래스가 구현해 사용 - 주요 하위 클래스 ![](https://i.imgur.com/b2JStvF.png) - 메소드 ![](https://i.imgur.com/cl1LHkN.png) ## flush()와 close() 메소드 - flush() : 출력 버퍼를 비울 때 사용 - close() 메소드 내부에서 flush()가 호출되므로, close() 메소드가 호출되면 출력 버퍼가 비워짐 ## 문자 단위 스트림 : Reader - 문자 단위로 읽는 최상위 스트림 - 하위클래스에서 상속 받아 구현함 ![](https://i.imgur.com/b6qftIS.png) - 주요 메소드 ![](https://i.imgur.com/4HIZmDH.png) # 15. 자바 입출력 (2) ## 보조 스트림 - 실제 읽고 쓰는 스트림이 아닌 보조적인 기능을 추가하는 스트림 - 데코레이터 패턴 - FileInputStream과 FilterOutputStream이 보조스트림의 상위 클래스 - 생성자의 매개변수로 또 다른 스트림을 가짐 ![](https://i.imgur.com/ky1AAKG.png) ## 그 외 입출력 클래스 - File 클래스 - 파일 개념을 추상화한 클래스 - 입출력 기능은 없고, 파일의 속성, 경로, 이름 등을 알 수 있음 - RandomAccessFile 클래스 - 입출력 클래스 중 유일하게 파일 입출력을 동시에 할 수 있는 클래스 - 파일 포인터가 있어서 읽고 쓰는 위치의 이동이 가능함 - 다양한 자료형에 대한 메소드가 제공됨