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java_basic4.md

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자바 메모리 구조

  • 메서드 영역

    • 클래스 정보를 보관한다.
    • 프로그램 실행에 필요한 공통 데이터를 관리하며, 모든 영역에서 공유한다.
    • 클래스 정보: 클래스의 실행 코드, 필드, 메서드, 생성자 코드 등 모든 실행 코드가 존재.
    • static 영역: static 변수들을 보관.
    • 런타임 상수 풀: 프로그램 실행에 필요한 공통 리터럴 상수를 보관.

  • 스택 영역

    • 실제 프로그램이 실행되는 영역.
    • 자바 실행 시 하나의 실행 스택이 생성된다.

  • 힙 영역

    • 객체(인스턴스)와 배열이 생성되는 영역.
    • new 명령어로 객체(인스턴스)가 생성된다.
    • 가비지 컬렉션(GC)이 수행되는 주요 영역으로, 참조되지 않는 객체는 GC에 의해 제거된다.

  • 메서드는 메서드 영역에서 공통으로 관리되고 실행된다.

  • 지역 변수는 스택 영역에, 객체(인스턴스)는 힙 영역에 관리된다.

static 키워드

  • static 키워드는 주로 멤버 변수와 메서드에 사용된다.

  • static을 사용하면 공용으로 사용하는 변수를 만들 수 있다.

  • static 멤버 변수

    • 멤버 변수에 static이 붙으면 static 변수(정적 변수, 클래스 변수)라고 부른다.
    • static 변수는 메서드 영역에서 관리된다.
    • static 변수는 인스턴스 영역에 생성되지 않는다.

멤버 변수(필드)의 종류

  • 인스턴스 변수

    • static이 없는 멤버 변수.
    • 인스턴스를 생성해야 사용할 수 있으며, 인스턴스에 소속된다.
    • 인스턴스를 생성할 때마다 새로 만들어진다.

  • 클래스 변수

    • static이 붙은 멤버 변수.
    • 클래스 변수, 정적 변수, static 변수 등 다양한 이름으로 불린다.
    • 인스턴스와 무관하게 클래스 자체에 소속되어 있으며, 프로그램 시작 시 딱 하나가 생성된다.
    • 여러 곳에서 공유 목적으로 사용된다.

  • static 변수는 클래스명으로 바로 접근 가능하지만, 인스턴스로도 접근할 수 있다.

    • 하지만 인스턴스로 접근하는 것은 권장되지 않는다.
    • 이유: 코드 읽을 때 인스턴스 변수처럼 보일 수 있어서 오해가 발생할 수 있다.

메서드 종류

  • 클래스 메서드

    • 메서드 앞에 static을 붙인 메서드.
    • 정적 메서드 또는 클래스 메서드라고 부른다.
    • 객체 생성 없이 클래스명.메서드명() 형태로 호출 가능.
    • 불필요한 객체 생성 없이 편리하게 사용된다.

  • 인스턴스 메서드

    • static이 없는 메서드.
    • 인스턴스를 생성한 뒤 호출할 수 있다.

  • static 메서드는 언제나 사용할 수 있는 것이 아님.

    • static 메서드는 static 변수만 사용할 수 있다.
    • 반면, 모든 곳에서 static을 호출할 수 있다.

static import

  • static 메서드를 자주 호출할 경우 static import 기능을 사용하면 코드가 간결해진다.

final 변수

  • 변수에 final 키워드를 붙이면 더 이상 값을 변경할 수 없다.
  • 지역 변수에 final을 붙이면 최초 한 번만 할당 가능.
    • 이후 값을 변경하려 하면 컴파일 오류 발생.
  • 매개변수에 final을 붙이면 메서드 내부에서 해당 매개변수 값을 변경할 수 없다.

static final

  • 필드 초기화 시, 모든 인스턴스가 동일한 값을 사용하면 메모리를 낭비할 수 있다.
  • static final을 사용하면 메서드 영역(static 영역)에 단 하나만 존재하게 된다.
  • 따라서 효율적으로 관리할 수 있다.

상수

  • 변하지 않고 항상 일정한 값을 갖는 수를 상수라고 한다.
  • 자바에서 상수는 고정된 값이다.

자바 상수 특징

  • static final 키워드를 사용한다.
  • 대문자 + 언더스코어(_)로 표기한다.
    • 일반 변수와 상수를 구분하기 위해 사용.
  • 필드에 직접 접근해서 사용한다.
    • 상수는 값 자체를 사용하는 것이 목적이므로 메서드를 호출하지 않고 직접 접근해도 안전하다.
    • 값을 변경할 수 없으므로 직접 접근 시 데이터가 변하지 않는다.

상속 관계

  • 상속은 객체 지향 프로그래밍의 핵심 요소 중 하나로, 기존 클래스의 필드와 메서드를 새로운 클래스에서 재사용한다.

  • extends 키워드를 사용하여 상속을 구현한다.

    • 단일 상속만 지원한다. (부모 클래스는 하나만 선택 가능)

  • 부모 클래스(슈퍼 클래스)

    • 상속을 통해 자신의 필드와 메서드를 제공한다.

  • 자식 클래스(서브 클래스)

    • 부모 클래스로부터 필드와 메서드를 상속받는다.

  • 부모 클래스는 자식 클래스에 접근할 수 없다.

  • 상속 관계 객체 생성 시, 부모와 자식 클래스가 함께 생성된다.

    • 외부에서는 하나의 객체처럼 보이지만 내부에서는 부모와 자식 모두 생성되며 메모리가 구분된다.

  • 메서드 호출 시, 호출하는 변수의 타입(클래스)을 기준으로 메서드를 찾는다.

    • 본인 타입에 없으면 부모 타입에서 찾는다.

  • 상속과 메모리 구조는 반드시 이해해야 한다.

    • 상속 관계의 객체 생성 시 부모와 자식이 함께 생성된다.
    • 메서드 호출 시 호출자의 타입을 기준으로 대상 메서드를 찾는다.
    • 현재 타입에 없으면 부모 타입으로 올라가서 찾는다.
    • 기능을 찾지 못하면 컴파일 오류가 발생한다.

메서드 오버라이딩

  • 부모에게서 상속받은 메서드를 자식이 재정의하는 것.
  • @Override 애노테이션을 붙여 상위 클래스 메서드를 오버라이드한다.
    • 선택 사항이지만 코드의 명확성을 위해 붙이는 것이 좋다.

오버로딩과 오버라이딩

  • 오버로딩
    • 메서드 이름은 같지만 매개변수가 다른 메서드를 여러 개 정의.
  • 오버라이딩
    • 상위 클래스의 메서드를 자식 클래스에서 재정의.

메서드 오버라이딩 조건

  • 메서드 이름, 매개변수 타입/순서/개수 동일해야 함.
  • 반환 타입 동일해야 함.
  • 접근 제어자는 부모 메서드보다 더 제한적일 수 없다.
  • 부모 메서드보다 더 많은 체크 예외를 throws로 선언할 수 없다.
  • static, final, private 키워드가 붙은 메서드는 오버라이딩 불가.
  • 생성자는 오버라이딩 불가.
  • 오버라이딩은 인스턴스 레벨에서 사용된다.

UML 표기법

  • +: public
  • #: protected
  • ~: default
  • -: private

super 키워드 (부모 참조)

  • 부모와 자식의 필드명이 같거나 메서드가 오버라이딩된 경우, 자식에서 부모의 필드/메서드 호출 시 super를 사용한다.

super 생성자 호출

  • 상속 관계 객체 생성 시 부모와 자식 클래스가 각각 생성되므로 생성자도 각각 호출된다.
  • 자식 클래스 생성자에서 부모 생성자를 반드시 호출해야 한다.
    • super(...)를 사용해 호출.
  • 생성자 호출 순서: 부모 → 자식
    • 부모 데이터 초기화 → 자식 데이터 초기화 순서로 진행.
  • 자식 클래스의 생성자 첫 줄에 super()를 반드시 호출해야 한다.
    • 단, 기본 생성자인 경우 생략 가능.