[Java] 자바 데이터 타입, 변수 그리고 배열

Primitive Type(원시 타입)과 Reference Type(참조 타입)

• Primitive Type(원시 타입)
  자바에 내장되어 있는 기본형(원시) 타입으로써 미리 정의된 정수, 실수, 논리, 문자형의 타입을 제공한다.

  • default 값이 있기 때문에 Null이 존재하지 않는다.
  • Stack(스택) 메모리에 실제 값을 저장한다.

• Reference Type(참조 타입)
  앞서 설명한 원시 타입을 제외한 모든 타입을 참조 타입이라고 한다. (배열, 열거, 클래스, 인터페이스 타입이 여기에 속한다.)

  • Null이 존재한다. (빈 객체를 의미함)
  • Heap(힙) 메모리에 실제 값이 아닌 실제 값이 저장된 주소 값을 저장한다.

Primitive Type 종류와 값의 범위 그리고 기본 값

(이미지 출처 : https://kingpodo.tistory.com/54)

literal(리터럴)
소스 코드의 고정된 값을 의미 한다. 그렇다면 Constant(상수) 와 같은 의미 일까? 아니다. 상수는 값 자체(리터럴)를 담기위해 메모리에 할당된 공간이다. 예를 들어보자.

final int test = 5;

test라는 상수(공간)에 5라는 정수 리터럴(값 그자체)을 담았다.
리터럴은 상수와 똑같이 값이 변하지 않도록 저장되지만 공간과 값 그자체 라는 차이에서 엄연히 다르다. (상수는 test라는 이름을 가지고 있고 리터럴은 값 그자체이기 때문에 이름이 없다)

변수 선언 및 초기화하는 방법
변수를 선언 및 초기화 하는 방법에는 3가지가 있다.

• 명시적 초기화(explicit initialization)
  가장 많이 사용하고 기본적인 방식으로써 선언과 동시에 초기화를 한다.

  public class Test{
  	int test = 5;
  }

  멤버 변수의 경우 초기화를 하지 않고 선언만 할 시 타입에 해당하는 기본 값으로 초기화가 이루어진다. 그러나 지역 변수의 경우 초기화를 하지 않으면 컴파일 에러가 발생한다.
  (컴파일러에 의해 멤버 변수는 체크가 가능하나, 지역 변수는 체크하지 않는다.)

  public class Test{
  	int test;	   // 정상 (컴파일 단계에서 컴파일러가 체크하여 타입에 맞는 기본값으로 부여함.)
  	int test1 = test;  // 정상
     
     public void local(){
     	int a;		// 초기화 되지않음.
     	int b = a;	// 컴파일 에러 발생 (초기화 되지 않은 변수를 부여하려 했기 때문.)
     }
  }

  되도록 선언과 동시에 초기화를 하는것이 바람직하다.

• 생성자(constructor)
  new 키워드를 사용, 생성자를 이용하여 초기화 하는 방법이다. 생성자는 클래스의 인스턴스 변수 초기화 메서드로써 인스턴스 변수를 초기화 할때 혹은 인스턴스 생성 후 실행할 작업을 위해서 사용된다. 생성자를 사용하기 위해선 클래스 내에 클래스와 동일한 이름의 메서드를 생성해야 한다. (매개변수의 타입이나 갯수를 다르게 하여 오버로딩을 활용한 초기화가 가능하다.)

  public class TestMain {
      String a = "";
      public TestMain(){
          this.a = "기본 생성자";
      }
      public TestMain(String a){
          this.a = a;
      }
  
      public static void main(String[] args) {
          TestMain tm = new TestMain("생성자를 통한 초기화"); // 매개변수를 갖는 생성자 호출
          System.out.println(tm.a);	// a = "생성자를 통한 초기화"
      }
  }

• 초기화 블록(initialized block)
  클래스 필드의 복잡한 초기화를 담당하는 블록을 의미하며 중괄호 { } 안에 구문을 작성한다. 초기화 블록은 인스턴스 초기화 블록, 클래스 초기화 블록으로 구분 된다. 각 블록 별로 실행되는 시점이 다르며, 인스턴스/클래스 별 공통 선행 작업에 대한 코드 중복을 최소화 할 수 있다.

  • 인스턴스 초기화 블록(instance initialized block)
    클래스 인스턴스가 생성 될 때마다 수행된다. 생성자 호출 이전에 수행 되므로 각각의 생성자를 통해 인스턴스를 초기화 할때 마다 수행되어야 할 선행 작업이 있다면 코드 중복을 최소화 할 수 있다.

  • 클래스 초기화 블록(class initialized block)
    스태틱 초기화 블록 이라고도 부르며 클래스가 로딩 될때 딱 한번 실행된다. (각 클래스당 최초 1회) 인스턴스 초기화 블록 호출 이전에 수행 되므로 클래스 로딩 시에 수행되어야 할 공통 선행 작업을 실행할 때 유용하다. 클래스 초기화 블록은 중괄호 앞에 static을 붙인다.

    public class TestMain {
        String a = "";
        public TestMain(){
            this.a = "기본 생성자";
            System.out.println("기본 생성자 호출");
        }
        public TestMain(String a){
            this.a = "매개변수 생성자";
            System.out.println("매개변수 생성자 호출");
        }
        
        {
        	System.out.println("인스턴스 생성");
        }
        
        static {
        	System.out.println("클래스 로딩");
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            TestMain tm2 = new TestMain();
            TestMain tm1 = new TestMain("생성자를 통한 초기화"); 
            
            // 결과
            // 클래스 로딩
            // 인스턴스 생성
            // 기본 생성자 호출
            // 인스턴스 생성
            // 매개변수 생성자 호출
            
        }
    }

변수의 Scope와 Lifetime
자바에서는 영역에 따른 변수의 종류 마다 사용할 수 있는 범위(Scope)와 생명시간(Lifetime)이 각각 존재한다.

public class Test {
	String instanceVar = "instanceVar"; // 인스턴스 변수, 멤버 변수라고도 불리며 클래스 내 모든 영역에서 사용 가능 하다. 그러나 static 영역의 경우, 인스턴스를 생성해야 사용 가능하다. (Instance Variable)
	static String classVar = "classVar"; // 클래스 변수, 클래스 내에서 공유되며 어떤 곳이든 사용 가능하다. (Class Variable)
	
	public void testMethod() {
		String localVar = "localVar"; // 지역 변수, Method 영역(블록)에 선언한 변수(Local Variable)
      		System.out.println(classVar); // 가능
        		System.out.println(instanceVar); // 가능
        		System.out.println(localVar); // 가능
	}

	public static void main(String[] args) {
		// static 영역의 경우 인스턴스 변수 사용 시, 인스턴스를 생성하여 사용해야한다.
		System.out.println(classVar); // 가능
                System.out.println(localVar); // 에러 발생, 변수가 선언 된 영역을 벗어남.
		Test test = new Test();
		System.out.println(test.instanceVar); // 가능
	}

형변환
형변환 은 어떠한 변수 혹은 상수의 타입을 다른 타입으로 바꾸는 것을 의미하며 프로그램 실행 도중 자동으로 형변환 되는 경우인 묵시적 형변환(Type Promotion), 형 변환될 타입을 직접 명시하는 경우인 명시적 형변환(Type Casting)으로 구분 된다.

• 묵시적 형변환(Type Promotion)
  자동 형변환 이라고도 부르며 프로그램 실행 도중 type 별 byte 크기에 따라 작은 크기의 type이 큰 크기의 type으로 저장 될 때 자동적으로 형변환이 일어난다.

  • Type 별 byte 크기

    byte(1) < short/char(2) < int(4) < long(8) < float(4) < double(8)
    float이 4byte 임에도 long 보다 큰 이유는 표현할 수 있는 값의 범위가 long보다 더 크기 때문이다.

  byte byteVar = 2;
  short shortVar = byteVar // 묵시적 형변환 발생

  그러나 char 타입(표현 범위 0~65535)은 음수를 표현할 수 없기 때문에 음수를 표현할 수 있는 byte 타입에서 char 타입으로의 묵시적 형변환은 일어나지 않는다. (명시적 형변환의 경우는 가능)

  byte byteVar = -2;
  char charVar = byteVar // 컴파일 에러 발생

• 명시적 형변환(Type Casting)
  강제 형변환 이라고도 부르며 Casting 연산자 ()를 사용해 타입을 직접적으로 명시함에 따라 큰 크기의 type을 작은 크기의 type으로 강제 변환 할 수 있다. 그러나 값의 범위가 변환 하려는 값의 범위를 초과 하는 경우 값 손실이 일어나며 원래 값이 보존되지 않는다.

  int intVar = 2;
  byte byteVar = (byte)intVar; // 명시적 형변환, 원래 값 보존, 2를 return
  
  int intVar2 = 999999;
  byte byteVar2 = (byte)intvar; // 명시적 형변환, 원래 값을 보존하지 못함, 63을 return

  두번째 코드의 경우, int(4byte)의 byte(1byte) 값 만큼만 잘라서 저장한다.
  999999 = 00001111 01000010 00111111 (63을 저장)

• 값 뿐만 아니라 객체 참조변수도 형변환이 가능하다. (나중에 따로 다룰 예정)

타입 추론, var