자바프로그램 - 자바의 기초지식

자바프로그램 - 자바의 기초지식

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안녕하세요. 소소행입니다.

자바란?

자바(Java)는 C언어에 객체 지향적 기능을 추가하여 만든 C++과 달리, 처음부터 객체 지향 언어로 개발된 프로그래밍 언어입니다. 자바는 가상머신(JVM, Hava Virtual Machine)을 사용하여 운영체제와는 독립적으로 동작할 수 있습니다.

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따라서, 자바는 어느 운영체제에서나 같은 형태로 실행될 수 있습니다. 바로 이러한 점이 수많은 개발자로 하여금 자바를 사용하게 하는 원동력이 되고 있습니다. 현재 자바는 전 세계에서 가장 많이 사용하는 프로그래밍 언어 중 하나입니다.

자바의 역사

처음에 자바는 가전제품 내에서 동작하는 임베디드 프로그램을 위한 언어로 썬 마이크로시스템즈(Sun Microsystems)사의 제임스 고슬링(James Gosling) 팀에 의해 개발되었습니다.

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1991년에 오크(Oak)라는 이름으로 시작하여 1996년에 발표된 1.0.2버전부터 자바(Java)라는 이름을 사용하게 됩니다. 1998년에 발표된 J2SE 1.2에서는 웹에서도 자바를 돌릴 수 있게 해주는 자바 애플릿(Java Applet)이 추가되며, 자바의 인기는 급상승하게 됩니다.

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그 후 버전이 업데이트 될 때마다 다양한 기능이 지원되며 자바는 꾸준한 인기를 누리게 됩니다. 이후 2009년에 썬 마이크로시스템즈사가 오라클과 인수 합병됨에 따라 자바 또한 오라클로 소유권이 넘어갑니다.

자바의 특징

자바 언어가 가지는 장점

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1. 자바는 운영체제와는 독립적으로 실행할 수 있습니다.
2. 자바는 불필요한 기능을 과감히 제거하여 다른 언어에 비해 배우기가 쉽습니다.
3. 자바는 자동 메모리 관리 등을 지원하여 다른 언어에 비해 안정성이 높습니다.
4. 자바는 연산자 오버로딩을 금지하고 제네릭을 도입함으로써 코드의 가독성을 높였습니다.
5. 자바에 관한 수많은 참고 자료를 찾을 수 있습니다.

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자바 언어가 가지는 단점

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1. 자바는 실행을 위해 자바 가상 머신을 거쳐야하므로 다른 언어에 비해 실행 속도가 느립니다.
2. 자바는 예외 처리가 잘 되어있지만 개발자가 일일이 처리를 지정해줘야 한다는 불편함이 있습니다.
3. 자바는 다른 언어에 비해 작성해야하는 코드의 길이가 긴 편입니다.

자바프로그램의 실행과정

자바 컴파일러(Java Compiler)

자바 컴파일러는 자바를 가지고 작성한 자바 소스코드를 자바 가상 머신이 이해할 수 있는 자바 바이트코드로 변환합니다. 자바 컴파일러는 자바를 설치하면 javac.exe라는 실행 파일 형태로 설치됩니다.

자바 바이트코드(Java bytecode)

자바 바이트코드(Java bytecode)란 자바 가상 머신이 이해할 수 있는 언어로 변환된 자바 소스코드를 의미합니다. 자바 컴파일러에 의해 변환되는 코드의 명령어 크기가 1바이트라서 자바 바이트코드라고 불리고 있습니다.

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이러한 자바 바이트코드의 확장자는 .class입니다.

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자바 바이트코드는 자바 가상 머신만 설치되어 있으면 어떤 운영체제에서라도 실행될 수 있습니다.

자바 가상 머신(JVM)

자바 가상 머신(JVM, Java Virtual Machine)이란 자바 바이트코드를 실행시키기 위한 가상의 기계라고 할 수 있습니다. 자바로 작성된 모든 프로그램은 자바 가상 머신에서만 실행될 수 있으므로 자바 프로그램을 실행하기 위해서는 반드시 자바 가상 머신이 설치되어 있어야 합니다.

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따라서 오라클은 대부분의 주요 운영체제뿐만 아니라 웹 브라우저, 스마트폰, 가전기기 등에서도 자바 가상 머신을 손쉽게 설치할 수 있도록 지원하고 있습니다.

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그래서 개발자는 한 번만 프로그램을 작성하면, 모든 운영체제에서 같이 사용할 수 있는 장점이 있습니다. 단, 자바프로그램과는 달리 자바 가상 머신은 운영체제에 종속되므로 각 운영체제에 맞는 자바 가상 머신을 설치해야합니다.

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또한, 자바프로그램은 일반프로그램보다 자바 가상 머신이라는 한 단계를 더 거쳐야하므로 상대적으로 실행속도가 느리다는 단점을 가지고 있습니다.

자바 가상 머신의 구성

자바 가상 머신은 다음과 같이 구성됩니다.

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1. 자바 인터프리터(interpreter)
2. 클래스 로더(class loader)
3. JIT 컴파일러(Just-In-Time compiler)
4. 가비지 컬렉터(garbage collector)

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자바 컴파일러에 의해 변환된 자바 바이트코드를 읽고 해석하는 역할을 하는 것이 자바 인터프리터입니다.

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자바는 동적으로 클래스를 읽어오므로 프로그램이 실행 중인 런타임에서야 모든 코드가 자바 가상 머신과 연결됩니다. 이렇게 동적으로 클래스를 로딩해주는 역할을 하는 것이 바로 클래스 로더입니다.

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JIT 컴파일러란 프로그램이 실행 중인 런타임에 실제 기계어로 변환해주는 컴파일러를 의미합니다. 동적 번역(dynamic translation)이라고도 불리는 이 기법은 프로그램의 실행 속도를 향상시키기 위해 개발되었습니다. 즉, JIT 컴파일러는 자바 컴파일러가 생성한 자바 바이트코드를 런타임에 바로 기계어로 변환하는 데 사용합니다.

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자바 가상 머신은 가비지 컬렉터를 이용하여 더는 사용하지않는 메모리를 자동으로 회수해줍니다. 따라서 개발자가 따로 메모리를 관리하지않아도 되므로 더욱 손쉽게 프로그래밍을 할 수 있도록 도와줍니다.

간단한 자바프로그램

자바프로그램은 한 개 이상의 클래스(class)로 구성됩니다. 이러한 클래스는 한 개 이상의 필드(field)나 메소드(method)로 구성됩니다.

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간단한 자바프로그램의 기본 구조는 다음과 같습니다.

 

class 클래스 이름 {
	필드의 선언
    필드의 선언
    ...
    메소드의 선언
    메소드의 선언
    ...
}

class Test {
	int field1;
	String field2;
    
    public void method1() {
    	Systme.out.println("자바 프로그래밍!!");
    }
}

실행결과
자바 프로그래밍!!

main() 메소드

자바프로그램이 실행되면 맨 먼저 main() 메소드를 찾아 그 안의 모든 명령문을 차례대로 실행합니다. 따라서 하나의 자바프로그램에는 main() 메소드를 가지는 클래스가 반드시 하나는 존재해야합니다.

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자바에서 main() 메소드는 다음과 같이 선언합니다.

public static void main(String[] args) {
	...
}

위에서처럼 main() 메소드는 반드시 public static void로 선언되어야 합니다.

명령문(statement)

자바프로그램의 동작을 명시하고, 이러한 동작을 컴퓨터에 알려주는 데 사용되는 문장을 명령문이라고 합니다. 자바의 모든 명령문은 반드시 세미콜론(;)으로 끝나야 합니다.

주석(comment)

주석이란 코드에 대한 이해를 돕는 설명을 적거나 디버깅을 위해 작성하는 일종의 메모입니다. 자바 컴파일러는 주석은 무시하고 컴파일하므로 실제 실행결과에는 아무런 영향을 주지않습니다.

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자바에서 주석을 작성하는 문법은 다음과 같이 두가지 방법이 있으며, 그 차이는 전혀 없습니다.

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자바의 한 줄 주석은 시작위치에 //을 사용하고 여러 줄 주석은 /*로 시작해서 반드시 */로 끝나야합니다.

1. //한 줄 주석
2. /*여러
     줄
     주석 */

다음 예제는 자바에서 여러 줄 주석 안에 또 다른 한 줄 주석을 중첩해서 삽입하는 예제입니다.

/* 여러 줄
	//이렇게 두 주 주석 안에 또 다른 한 줄 주석을 삽입할 수 있습니다.
주석입니다. */

위의 예제처럼 자바에서는 여러 줄 주석 안에 또 다른 한 줄 주석을 삽입할 수 있습니다. 하지만 다음 예제처럼 여러 줄 주석안에 또 다른 여러 줄 주석을 중첩해서 삽입할 수는 없습니다.

[1] /* 여러 줄
[2]		/* 또 다른 여러 줄 주석입니다. */
[3] 주석입니다. */

위의 예제처럼 여러 줄 주석 안에 또 다른 여러 줄 주석을 삽입하면 [2]번 라인에서 삽입한 주석의 종료 기호(*/)를 [1]번 라인에서 시작한 첫 번째 주석이 자신의 종료 기호(*/)로 잘못 인식하게 됩니다.

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따라서 위 예제의 [3]번 라인은 주석으로 인식되지 못하고, 컴파일 시 오류가 발생하게 되므로 자바에서 여러 줄 주석은 절대로 중첩해서 사용해서는 안됩니다.

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오늘 포스팅에서는 자바프로그램의 기초지식에 대한 내용을 다뤘습니다. 자바프로그램의 System.out.println()은 다음 포스팅에서 자세히 다뤄보도록 하고, JAVA8의 변경사항 또한 다뤄보겠습니다.

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자바프로그램을 사용하여 전공대비, 취업, 진학 등의 목적과 더불어 다양한 프로그래밍 언어로 전공대비, 취업, 자격증 취득, 진학 등의 목적을 가지고 계신 분이라면 아래의 네이버 폼을 통해 간단하게라도 남겨주시면 제가 직접 빠르고 정확한 답변을 해드리겠습니다.

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감사합니다 :)

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