Java Intermediate

00. Java Documents

https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/index.html

01. Object Class

• Object Class 는 Java 에 존재하는 모든 Class 의 최상위 Class 임
• Object Class 에 존재하는 method 중, 자주 overriding 하여 사용하는 것들은,
  • equals(), toString(), hashCode()
• 여기서 equals() 의 경우, 모든 값이 같은 Obejct 라고 하더라도
  • s1.equals(s2) 와 같이 비교하면 다르다고 나옴 → hashCode() 가 다르기 때문
• 따라서, 상황에 맞게 equals() 를 overriding 하여 method 를 customizing 할 필요가 있음

02. java.lang 패키지

• Wrapper, Object, String, StringBuffer, StringBuilder, System, Math 등의 기본적인 Class 가 모두 java.lang package 에 포함됨
• Wrapper Class
  • 기본 자료형 데이터를 Object 로 변환시킬 수 있는 Class 를 의미
  • 각 자료형마다 각각의 Wrapper Class 가 존재 (ex. int → Integer)
  • 최신 Java 에서는 Integer i = new Integer(5); 가 아닌 Integer i = 5; 와 같이 사용하여도 자동으로 Integer Object 가 만들어짐
    • 기본 타입 데이터를 객체 타입 데이터로 자동 형변환 시켜주는 기능 → Auto Boxing
    • 반대로, 객체 데이터를 기본형 타입 데이터로 자동 형변환 하는 기능 → Auto Unboxing
• StringBuffer Class
  • String Class 는 절대 변하지 않는 불변 Class 임
  • 반면 StringBuffer Class 는 가변 Class 임
  • sb.append() method 는 this, 즉 자기 자신의 object 를 return 함
    • 따라서, 이를 사용하여 method 를 연속적으로 호출 → Method Chaining
    • ex) sb.append("A").append("B").append("C")...
• String Class 의 문제점
  • String object 를 + 연산자를 통하여 연속적으로 더해주면,
    • 더할 때마다 내부적으로 새로운 StringBuilder object 가 생성되어 성능이 낮아짐
  • 따라서, StringBuilder 를 선언하고, 이에 연속적으로 더해야 new 를 통한 새로운 Object 생성이 안 되고, 훨씬 더 빠른 성능을 보임
• Math Class
  • Math Class 는 생성자 자체가 private 이기 때문에 new 를 통한 객체 생성이 불가능
  • 그러나 모든 method 가 static 으로 선언되어 있기 때문에 전역에서 사용 가능
  • Math.max(5, 30), Math.min(50, 30), Math.abs(-10), Math.pow(2, 10), Math.log10(100)
  • Math.random() 은 0 부터 1 사이의 랜덤한 소수를 return

03. java.util 패키지

• java.util package
  • 날짜와 관련된 Class 인 Date, Calendar Class
  • 자료구조와 관련된 컬렉션 프레임워크와 관련된 Interface 와 Class
  • Date Class 는 지역화를 지원하지 않아서 deprecated 됨 → 즉 더 이상 지원하지 않으니 사용을 자제해라
    • 이런 문제를 해결하기 위하여 나온 Class 가 Calendar Class
    • 지역화와 관련된 클래스들은 Locale로 시작되는 이름을 가진 Class 들임
  • List, Set, Collection, Map 은 자료구조 → 즉Collection Framework 와 관련된 Interface
• Collection Framework 에서 가장 기본이 되는 Interface 는 Collection Interface
  • Collection Interface 는 중복도 허용, 자료가 저장된 순서도 기억하지 X
  • Collection 이 가지고 있는 대표적인 method → add(), size(), iterator()
  • iterator() 를 사용하여 단순히 하나씩 꺼낼 수 있는 Iterator 라는 Interface 를 반환
    • Iterator Interface 는 다음 두 가지의 대표 method 를 가짐
      • hasNext() : 꺼낼 것이 있는지를 확인
      • next() : 하나씩 자료를 꺼낼 때 사용
• Set Interface
  • 중복을 허용하지 않음
  • Collection Interface 를 상속받음
  • Set Interface 의 add() method → 같은 자료가 있으면 false, 없으면 true return
• List Interface
  • 중복은 허용, 순서를 기억
  • 마찬가지로 Collection Interface 를 상속 → iterator() 사용 가능
  • 순서를 기억하기 때문에, n 번째의 자료를 꺼낼 수 있는 get(int n) method 를 가짐
• Map Interface
  • Key, Value 를 가짐
  • put() method 를 이용하여 key 와 value 를 함께 저장
  • 원하는 key 에 해당하는 값을 꺼낼 때는 get(key) 와 같이 사용
  • put() 을 통하여 기존에 존재하는 key 값을 넣으면, overwrite 됨
  • Map 에 저장된 모든 key 들은 중복 X → 가지고 있는 모든 Key 를 return 하는 keySet()
    • keySet() 은 Set type 이므로 iterator() 를 사용하여 모든 원소를 꺼낼 수 있음
• Generic
  • Generic 을 사용하여, 선언할 때는 가상의 타입으로 선언하고, 사용 시에는 구체적인 타입을 지정함
  • Generic 을 사용하는 대표적인 Class 는 Collection Framework 와 관련된 Class 들임
  • public class Box<E> {} 와 같이 Box Class 를 선언, 내부적으로는 private E obj; 와 같이 아직 정해지지 않은 E 타입의 field 를 생성하여 사용
    • 실제 사용 시에는, Box<String> box = new Box<>(); 와 같이 사용하고,
    • box.setObj("Hello"); 와 같이 정한 타입에 해당하는 데이터를 parameter 로 사용
    • 만약 정해진 타입과 다른 타입의 데이터를 parameter 로 넣을 경우 → 오류
  • 정리하면, Generic 을 통하여 다양한 Class 를 사용하는 Class 를 만들 수 있음

04. 날짜와 시간

• Date Class
  • Date Class 는 지역화 (사용자의 지역에 맞춤) 부분이 고려되지 않았음
  • 따라서, 거의 모든 생성자와 method 가 Deprecated 되어 있음
• Calender Class
  • 기본적으로 Calender Class 는 Abstract Class 임 → 따라서 직접적으로 객체 생성 불가
  • 인스턴스를 생성하려면 getInstance() method 를 사용해야 함
    • Calendar cal = Calendar.getInstance();
    • 내부적으로 자식 Class 인 GregodianCalender 인스턴스를 생성하여 return
  • Calender Class 를 이용하여 현재 날짜 정보 얻는 법
    • get() method parameter 로 Calender 의 어떤 constant 를 넣느냐에 따라 달라짐
    • int yyyy = cal.get(Calendar.YEAR);
    • int month = cal.get(Calendar.MONTH) + 1; → 월은 0 부터 시작
    • HOUR → 12시간제, HOUR_OF_DAY → 24 시간제
• java.time package
  • 기존에 존재하던 Calendar, Date Class 의 부족한 기능 → 새롭게 재 디자인한 API 를 제공
  • LocalDateTime timePoint = LocalDateTime.now(); : 현재 날짜와 시간
  • LocalDate ld = LocalDate.of(2021, Month.DECEMBER, 12); : 날짜 객체 생성
    • 이외에도 LocalTime 을 사용하여 시간 객체 생성 가능
  • 위에서 만든 LocalDateTime 객체에서 원하는 정보만을 다른 method, getter 를 통하여 얻을 수 있음
    • ex) LocalDate theDate = timePoint.toLocalDate();
    • ex) Month month = timePoint.getMonth();

05. IO

• Java IO 는 크게 Byte 단위 IO, Character 단위 IO 로 나뉨
  • byte 단위 IO 클래스는 InputStream, OutputStream 이라는 추상 클래스를 상속받아 만들어짐
  • char 단위 IO 클래스도 Reader, Writer 추상 클래스를 상속 받아 만들어짐
• 생성자에 InputStream, Reader, Writer, OutputStream 을 전달받을 수 있다면
  • 이 Class 는 다양한 입력/출력 도구를 연결하여 사용할 수 있다는 뜻
  • ex) BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
• 만약 해당 추상 클래스들을 받는 생성자가 없다면
  • 이 클래스는 단순히 입력이 출력 대상이 무엇인지 고정되어 있다는 뜻
  • ex) FileInputStream fis = new FileInputStream("data.txt");
• 장식대상 클래스 (Component)
  • Decorator 패턴에서, 기능을 확장할 객체
  • 파일로 부터 입력받고 쓰기 위한 클래스 : FileInputStream, FileOutputStream, FileReader, FileWriter
  • 배열로 부터 입력받고 쓰기 위한 클래스 : ByteArrayInputStream, ByteArrayOutputStream, CharReader, CharWrite
• 장식하는 클래스 (Decorator)
  • Decorator 패턴에서, 장식 대상 클래스의 기능을 확장하는 역할
  • DataInputStream, DataOutputStream : 다양한 데이터 타입을 입력받고 출력
  • BufferedReader, PrintWriter : println(), readLine() 과 같이 기존 장식대상 클래스와는 달리 “한 줄만” 출력하거나 입력받는 method 를 가지고 있음
• 즉, Decorator Pattern 에서 보면,
  • 장식대상 클래스인 InputStreamReader 라는 샤워호스에,
  • BufferedReader 라는 물줄기가 여러 형태로 바뀌어 나올 수 있는 최신형 샤워기 헤드를 꼽아서 사용하는 것이라고 보면 됨

Stream 이란?

• 스트림은 Java 에서 데이터를 순차적으로 읽거나 쓰는 데 사용되는 추상적인 개념
• 스트림은 메모리 상에 자료 구조 형태로 데이터를 저장하는 것이 X
• 데이터가 순차적으로 흘러가는 통로일 뿐 → 내부적으로는 효율성을 위하여 buffer 를 사용
  • buffer 는 주로 JVM 의 heap 메모리에 존재
  • 사용된 이후에는 그저 dummy 데이터 (참조하는 애들이 없음, Garbage Collection 대상)

• Byte 단위 입출력

  • InputStream, OutpuStream 이라는 이름으로 끝나는 Class
  • `fis = new FileInputStream(“data.txt”);
  • fos = new FileOutputStream("copy.txt");

• Byte 단위 입출력 심화

  • byte[] buffer = new byte[512];
    • 이렇게 buffer 를 512 byte 로 잡아주면,
  • while((readCount = fis.read(buffer))!= -1)
    • buffer 를 read 에 넣어서 사용할 때 → 한번에 512 bytes 씩 읽어들임

• 다양한 타입의 출력

  • 다양한 타입의 입출력은 DataInputStream, DataOutputStream 을 사용
    • 얘네들은 장식하는 클래스, 즉 Decorator 들이라 Component 와 반드시 함께 사용해야 함
  • DataOutputStream out = new DataOutputStream(new FileOutputStream("data.txt"));
  • 이렇게 생성된 out 을 다음과 같이 형식을 지정하여 입력(write) 가능
  • out.writeInt(100);, out.writeBoolean(true);, out.writeDouble(50.5);

• 다양한 타입의 입력

  • DataInputStream in = new DataInputStream(new FileInputStream("data.txt"));
  • 파일에 입력할 때, 타입을 지정하여 입력했거나, 원하는 타입으로 읽어오기 가능
    • int i = in.readInt();, boolean b = in.readBoolean(); …

• try-with-resources 문법

  • 위에서 다룬 모든 입출력 관련 클래스들은 AutoClosable Interface 를 implement 하기 때문에
    • try-with-resources 문법에 의하여 별도의 close() 를 작성하지 않아도 됨

• Char 단위 입출력 (Console)

  • Class 이름이 Reader 나 Writer 로 끝남
  • System.in 은 키보드를 의미 → InputStream type, 즉 장식 대상 클래스
    • 즉 혼자서는 못 쓰기 때문에 InputStreamReader 클래스를 이용
  • BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
  • br.readLine() 으로 한 줄씩 입력받기 가능

• Char 단위 입출력 (File)

  • BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("data.txt"))
    • 파일에서 읽어오기 위하여 FileReader 클래스 이용
    • 해당 파일에서 한 줄씩 읽어오기 위하여 BufferedReader 클래스 이용
      • readLine() method 는 파일에서 더 이상 읽어올 내용이 없을 때, null 을 return
  • PrintWriter pw = new PrintWriter(new FileWriter("test.txt"));
    • 파일에 쓰기를 위하여 기본적으로 FileWriter 를 사용하고
      • 이에 대한 Decorator 로 PrintWriter 를 사용
      • String line = br.readLine() 으로 파일에서 한 줄씩 읽어오고,
      • pw.println() 를 통하여 한 줄씩 다른 파일에 쓰기

06. 어노테이션

• annotation 은 클래스나 method 위에 붙여서 사용 → @ 를 붙여서 사용
• 이를 통하여 annotation 에 설정된 값을 통하여 클래스가 좀 더 다르게 실행되게 할 수 있음
  • 이 때문에 annotation 을 일종의 설정 파일처럼 설명하는 경우도 존재
• Java 가 제공하는 annotation 도 있고, 사용자가 직접 만드는 Custom Annotation 도 존재
  • public @interface MyAnnotation {} 을 통하여 생성 가능
  • 이 때, JVM 실행 시에 해당 annotation 을 감지할 수 있도록
  • @Rentention(RetentionPolicy.RUNTIME) 을 위에 붙여주어야 함

07. 쓰레드

• 프로세스 → 현재 실행되고 있는 프로그램

• Java 프로그램은 JVM 에 의하여 실행됨 → 이 JVM 도 역시 프로그램 중 하나

• OS 입장에서는 Java 도 하나의 프로세스로 실행하는 것

• 예를 들어, Word 프로그램이 하나의 프로세스라면 → 해당 프로세스 안에서도 맞춤법 검사, 글 작성 등의 여러 개의 흐름이 동시에 동작하게 할 수 있음 → 각각이 바로 Thread 에 해당

• Thread 만들기

  • Thread 를 만드는 방법은
    • Thread 클래스를 상속받는 방법
      • Thread 가 가지고 있는 run() method 를 overriding
      • Thread 를 생성하고, Thread 를 start() method 를 통하여 실행
    • Runnable 인터페이스를 구현하는 방법
      • Runnable 이 가지고 있는 run() method 를 implement
      • Runnable 로 생성한 Thread 는 Thread class 로 생성하지 않았기 때문에 Thread 가 아님, 그냥 Runnable 객체일 뿐 → start() method 가 없음
      • 따라서, Thread t1 = new Thread(r1); 처럼 Runnable 객체를 Thread 생성자에 넣어서 Thread 로 만들어줘야 함
      • 이후에 t1.start() 를 통하여 Thread 를 실행

• Thread 와 공유 객체

  • 여러 개의 Thread 가 동시에 접근하거나 사용하는 하나의 객체
  • Java 에서 Thread 는 동시에 실행됨 → 공유 객체의 field 나 method 에 동시에 접근할 경우
    • Race Condition 문제 발생 가능 → synchronized keyword 를 사용하여 해결 가능
      • synchronized 는 method 나 block 에 사용 → 한 번에 하나의 Thread 만 해당 코드에 접근 가능하게 만듦
      • 내부적으로는 먼저 호출한 method 가 Monitoring Lock 을 얻음 → 해당 method 가 종료되거나 wait() 을 만나기 전까지는 Lock 을 유지
      • 다른 Thread 들은 Lock 을 놓을 때까지 대기
    • method 길이 가 매우 긴 method 자체에 synchronized keyword 를 걸어버림 → 마지막에 대기하는 Thread 가 starving 할 수 있음 → 따라서 Race Condition 이 발생할 것 같은 부분에만 부분적으로 synchronized(this) { count++; } 과 같이 synchronized block 을 사용하면 됨

• Thread 와 상태제어

  • OS 는 여러 개의 Thread 를 잘게 쪼개서 번갈아가며 실행 → 마치 동시에 실행되는 것처럼 보임
  • Thread 는 실행가능상태인 Runnable 과 실행 상태인 Running 상태로 나뉨
    • Runnable 은 곧 차례에 CPU 자원을 받는다는 것이고, Running 은 지금 현재 CPU 자원을 받아서 실행 중이라는 것
  • 실행되는 Thread 안에서 Thread.sleep() 호출되면 → 해당 Thread 는 Time Waiting 상태
    • wait()method 가 호출이 되면 → Thread 는 Waiting 상태
  • Thread.sleep() 은 특정시간이 지나면 자신 스스로 블록상태에서 빠져나와 Runnable 로 복귀
  • 현재 Thread 가 wait() method 를 통해서 다른 쓰레드가 끝나기를 기다릴 때, 그 다른 Thread 나 또다른 Thread 에서 notify() 나 notifyAll() 메소드를 호출하기 전에는 Waiting 상태에서 해제되지 않음
  • wait() method 는 호출이 되면 Monitoring Lock 을 놓게 됨 → 그래서 대기중인 다른 메소드가 실행됨
  • Thread 의 run() method 가 종료되면, Thread 는 종료됨 → 즉 Dead 상태
  • Thread 의 yeild() method 가 호출되면 해당 Thread 는 다른 Thread 에게 자원을 양보
  • Thread가 가지고 있는 join() method 를 호출하게 되면 → 해당 Thread 가 종료될 때까지 현재 Thread 는 멈춰서 대기 (Blocked 상태)

• 데몬 쓰레드 (Daemon Thread)

  • Daemon 이라는 것 → 리눅스, 유닉스 계열에서 백그라운드로 동작하는 프로그램
  • Daemon Thread 는 일반 Thread 가 모두 종료되면 강제적으로 종료됨
  • Daemon Thread 로 지정할 Thread 는 t1.start() 이전에 t1.setDaemon(true) 를 사용

08. 람다

• Interface 중, method 를 하나만 가지고 있는 Interface 를 함수형 Interface 라고 함
  • ex) Runnerable Interface → run() 하나만 갖고 있음

public class LambdaExam {
	public static void main(String[] args) {
		new Thread(new Runnable() {
			public void run() {
				for(int i = 0; i < 10; i++) {
					System.out.println("hello");
				}
			}
		}).start();
	}   
}

• 위와 같이 Thread 를 생성할 때에는 Runnable 객체를 생성자에 넣어야 함
• 이때, 바로 Runnable 의 run() method 를 overriding 할 수 있음
• 그리고 마지막에 생성된 Thread 를 바로 .start() 를 통해 실행 가능
• 그런데 너무 코드가 복잡함
  • Java 8 버전부터 Lambda Expression 을 지원
  • Lambda Expression 은 함수형 인터페이스를 구현할 때 사용
  • 불필요한 클래스 정의 없이 짧고 간단하게 코드 작성 가능

public class LambdaExam {  
	public static void main(String[] args) {
		new Thread( () -> {
			for(int i = 0; i < 10; i++) {
				System.out.println("hello");
			}
		}).start();
	}   
}

• JVM 이 Thread 생성자를 보고, 해당 생성자에 전달될 객체가 Runnable 임을 파악

  • → 이후에 등장하는 람다식을, Runnable 을 구현하는 코드로 사용하여 자동으로 Runnable 객체를 생성하여 Thread 생성자의 parameter 로 넣어줌

• 람다식 문법

  • (매개변수 목록) → { 실행문 }