[JAVA] Java.lang 패키지

DyungE_100·2022년 3월 31일
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1. java.lang 패키지

  • 자바 프로그래밍에 가장 기본이 되는 클래스들을 포함하고 있다.

  • java.lang 패키지의 클래스들은 import문 없이도 사용 가능하다.

2. Object 클래스

  • Object 클래스는 모든 클래스의 최고 조상이다.
  • Object 클래스의 멤버들은 모든 클래스에서 바로 사용 가능하다.
  • Object 클래스는 멤버변수는 없고 11개의 메소드만 가지고 있다.

protected Object clone() : 객체 자신의 복사본 반환
public boolean equals(Object obj) : 객체 자신과 객체 obj가 같은 객체인지 판단
protected void finalize() : 객체가 소멸될 때 가비지콜렉터에 의해 자동으로 호출(거의 사용안함)
public Class getClasss() : 객체 자신의 클래스 정보를 담고 있는 Class 인스턴스를 반환
public int hashCode() : 객체 자신의 해시코드를 반환
public String toString() : 객체 자신의 정보를 문자열로 반환
public void notify() : 객체 자신을 사용하려고 기다리는 쓰레드를 하나만 깨운다.
public void notifyAll() : 객체 자신을 사용하려고 기다리는 모든 쓰레드를 깨운다.
public void wait(long timeout, int nanos) : 다른 쓰레드가 notify()나 notifyAll()을 호출할 때 까지 현재 쓰레드를 무한히 또는 지정된 시간동안 기다리게 한다.

3. equals(Object obj)

  • 매개변수로 객체의 참조변수를 받아서 비교하여 그 결과를 boolean값으로 알려준다.
    (즉, 두 참조변수에 저장된 주소값을 비교한다.)

  • equals 메소드로 Value 인스턴스가 가지고 있는 value값을 비교하려면,
    Value 클래스에서 equals 메소드를 오버라이딩하여 주소가 아닌 객체에 저장된 내용을 비교하도록 변경해야 한다.

4. hashCode()

  • 해시함수는 찾는 값을 입력하면, 그 값이 저장된 위치를 알려주는 해시코드(hash code)를 반환한다.

  • 일반적으로 해시코드가 같은 두 객체가 존재하는 것이 가능하지만,
    Object 클래스에 정의된 hashCode 메소드는 객체의 주소값을 이용해서 해시코드를 만들어 반환하기 때문에 서로 다른 두 객체는 같은 해시코드를 가질 수 없다. (32bit JVM에만 해당)

  • String 클래스는 문자열의 내용이 같으면 같은 해시코드를 반환하도록 hashCode메소드가 오버라이딩 되어 있기 때문에 문자열의 내용이 같은 str1과 str2에 대해 hashCode()를 호출하면 항상 동일한 해시코드 값을 얻는다.

5. toString()

  • Object 클래스에 정의된 toString()
public String toString()  {
    return getClass().getName()+"@"+Integer.toHexString(hashCode());
}

  • 클래스를 작성할 때 toString()을 오버라이딩하지 않는다면, 클래스 이름 + 16진수의 해시코드값을 반환한다.

  • String 클래스의 toString()은 String 인스턴스가 갖고 있는 문자열을 반환하도록 오버라이딩 되어 있다.

  • Date 클래스의 경우, Date 인스턴스가 갖고 있는 날짜와 시간을 문자열로 반환하도록 오버라이딩 되어 있다.

6. clone()

  • 이 메서드는 자신을 복제하여 새로운 인스턴스를 생성하는 일을 한다.

  • Object 클래스에 정의된 clone()은 단순히 인스턴스 변수의 값만 복사하기 때문에 참조타입의 인스턴스 변수가 있는 클래스는 완전한 인스턴스 복제가 이루어지지 않는다.
    즉, 복사한 참조 변수는 원본 참조 변수와 같은 주소를 가리키게 된다. (얕은 복사)

  • clone()을 사용하려면, 먼저 복제할 클래스가 Cloneable 인터페이스를 구현해야 하고, clone()을 오버라이딩하면서 접근 제어자를 protected에서 public으로 변경한다. 그래야만 상속관계가 없는 다른 클래스에서 clone을 호출 할 수 있다. (반드시 예외 처리를 해줘야 한다.)

public Point clone() {
        Object obj = null;
        try {
            obj = super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return (Point) obj;
    }

cf) 조상에 정의된 메서드를 자손에서 오버라이딩 할 때는 조상에 정의된 접근 제어자 범위보다 같거나 더 넓은 범위의 접근 제어자여야 한다.

7. 공변 반환타입 (covariant return type)

  • JDK1.5부터 오버라이딩할 때 부모 메소드의 반환타입을 자식 클래스의 타입으로 변경 가능하다.
public Point clone()  { // 반환타입을 Object에서 Point로 변경
    Object obj = null;
    try {
    obj = super.clone();
    } catch(CloneNotSupportedException e) {}
    return (Point)obj; //Point 타입으로 형변환
  • 공변 반환타입을 사용하면 조상의 타입이 아닌, 실제로 반환되는 자손 객체의 타입으로 반환할 수 있어 번거로운 형변환이 줄어든다는 장점이 있다.
Point copy = (Point)original.clone(); -> Point copy = original.clone();

8. 배열(Array) 복사

  • 배열도 객체이기 때문에 Object 클래스를 상속받으며, 동시에 Cloneable 인터페이스와 Serializable 인터페이스가 구현되어 있다.
    일반적으로 배열을 복사할 때는 같은 길이의 새로운 배열을 생성한 다음 System.arraycopy()를 이용해서 내용을 복사하지만 clone()을 이용해서 간단하게 복사할 수 있다. (대신 얕은 복사)
int[] arr = {1,2,3,4,5};
int[] arrClone = arr.clone();
int[] arr = {1,2,3,4,5};
int[] arrClone = new int[arr.length];
System.arraycopy(arr,0,arrClone,0,arr.length);
  • 배열 뿐만 아니라 java.util 패키지의

    Vector
    ArrayList
    LinkedList
    HashSet
    TreeSet
    HashMap
    TreeMap
    Calendar
    Date와 같은 클래스들도 복제가 가능하다.

9. 얕은 복사와 깊은 복사 (shallow copy & deep copy)

  • clone()은 객체에 저장된 값을 그대로 복제할 뿐, 객체가 참조하고 있는 객체까지 복제하진 않는다.

    • 원본과 복제본이 같은 객체를 참조하며 공유하고 이런 경우를 '얕은 복사(shallow copy)'라고 부른다.

    • 얕은 복사에서는 원본을 변경하면 복사본도 영향을 받는다.

  • 원본이 참조하고 있는 객체까지 복제하는 것을 깊은 복사(deep copy)라고 한다.

    • 원본과 복사본이 서로 다른 객체를 참조하기 때문에 원본의 변경이 복사본에 영향이 없다.
    public Circle deepCopy() {
      Object obj = null;

      try {
          obj = super.clone();
      } catch (CloneNotSupportedException e) {
          e.printStackTrace();
      }
      Circle c = (Circle) obj;
      c.p = new Point(this.p.x, this.p.y);

      return c;
  }

10. getClass()

  • 자신이 속한 클래스의 Class 객체를 반환하는 메소드이다.

  • Class 객체는 이름이 ‘Class’인 클래스의 객체이다.

public final class Class implements ... {
  ...
}

  • Class 객체는 클래스의 모든 정보를 담고 있으며, 클래스 당 1개만 존재한다.

  • 클래스 파일이 ‘ClassLoader’에 의해 메모리에 올라갈 때 자동으로 생성

    • 파일 형태로 저장되어 있는 클래스를 읽어서 Class클래스에 정의된 형식으로 변환하는 것

    • 즉, 클래스 파일을 읽어서 사용하기 편한 형태로 저장한 것이 클래스 객체

  • Class 객체 얻는 방법

    • Class cObj = new Card().getClass(); // 생성된 객체로 부터 얻기
    • Class cObj = Card.class; // 클래스 리터럴(*.class)로 부터 얻기
    • Class cObj = Class.forName("Card"); //클래스 이름으로 부터 얻기

    특히 forName()은 특정 클래스 파일, 예를 들어 데이터베이스 드라이버를 메모리에 올릴 때 주로 사용한다.

  • Class객체를 이용한 객체 생성

    • Card c = new Card(); // new연산자를 이용해서 객체 생성
    • Card c = Card.class.newInstance(); // Class객체를 이용해서 객체 생성

11. String 클래스

  • String 클래스는 문자열을 저장하기 위해 문자형 배열 변수(char[]) value를 인스턴스 변수로 정의되어있다.
public final class String implements java.io.Serializable, Comparable {
    private char[] value;
    ...
}

  • 인스턴스 생성 시 생성자의 매개변수로 입력받는 문자열은 인스턴스 변수 value에 문자형 배열 char[]로 저장되는 것이다.

  • String 클래스는 앞에 final이 붙어 있으므로 다른 클래스의 부모가 될 수 없다.

  • 변경 불가능한(Immutable) 클래스다.

    • 예를 들어 ‘+’ 연산자를 이용해서 문자열을 결합하는 경우, 인스턴스 내의 문자열이 바뀌는 것이 아니라 새로운 문자열이 담긴 String 인스턴스가 생성되는 것이다.

    • 즉, 매 연산 마다 새로운 문자열을 가진 String 인스턴스가 생성되어 메모리 공간을 차지한다.

11.1. 문자열을 만드는 방법 2가지

  • String str1 = "abc"; // 문자열 리터럴 “abc”의 주소를 str1에 저장
  • String str2 = new String("abc"); // 새로운 String 인스턴스 생성
  • 문자열 리터럴은 이미 존재하는 것을 재사용 하는 것이다. 반면에 new
String str1 = "abc";
String str2 = "abc";
str1 == str2 ? true			// 문자열 리터럴은 constant pool에 저장된 걸 가져오기만 하는 것이다.
str1.equals(str2) ? true    // equals도 오버라이딩되어 문자열끼리 같으면 true다.

String str3 = new String("abc");
String str4 = new String("abc");
str3 == str4 ? false        // String클래스의 생성자를 이용한 경우에는 new연산자에 의해서
str3.equals(str4) ? true    // 메모리 할당이 이루어지기 때문에 항상 새로운 인스턴스가 생성된다.

11.2. 문자열 리터럴

클래스 파일에는 소스파일에 포함된 모든 리터럴의 목록이 있다.
해당 클래스 파일이 클래스 로더에 의해 메모리에 올라갈 때, 리터럴 목록에 있는 리터럴들이 JVM내에 있는 상수 저장소(constant pool)에 저장된다.

11.3. 빈 문자열

  • 길이가 0인 배열은 존재한다.(C언어는 불가능)
  • char형 배열도 길이가 0인 배열 생성할 수 있고, 이 배열을 내부적으로 가지고 있는 문자열이 빈 문자열이다.
  • String s = ""; 에서 참조변수 s가 참조하고 있는 String 인스턴스는 내부에 new char[0] 같이 길이가 0인 char형 배열을 저장하고 있는 것이다.
  • char[] chArr = new char[0];
  • int[] iArr = {};

11.4. join()과 StringJoiner (jdk1.8부터 추가)

  • join()은 문자열 사이에 구분자를 넣어서 결합
String[] arr = { "dog", "cat", "bear"};
String str = String.join("-", arr);
  • java.util.StringJoiner클래스 사용하여 문자열 결합
StringJoiner sj = new StringJoiner("," , "[" , "]");
String[] strArr = { "aaa", "bbb", "ccc" };

for(String s : strArr)
    sj.add(s.toUpperCase());

System.out.println(sj.toString()); // [AAA,BBB,CCC]

11.5. 기본형-String 변환

  • 숫자에 빈문자열(“”) 더하기

  • valueOf() 사용

  • String str1 = 100 + ""; // 100 > "100"
String str2 = String.valueOf(100); // 100 > "100"
int i = Integer.parseInt("100") // "100" > 100
int i2 = Integer.valueOf("100") // "100" > 100

  • valueOf()의 반환타입은 int가 아니라 Integer지만 오토박싱(autoboxing)에 의해 자동변환

  • valueOf(String s) 는 메소드 내부에 parseInt(String s)를 호출할 뿐이므로, 두 메소드는 반환 타입만 다르고 같은 메소드다.

12. StringBuffer & StringBuilder 클래스

public final class StringBuffer implements java.io.Serializable {
    private char[] value;
    ...
}
  • String클래스는 Immutable이므로 인스턴스를 생성할 때 지정된 문자열을 변경할 수 없지만, StringBuffer클래스는 가능하다.
  • 내부적으로 문자열 편집을 위한 buffer를 가지고 있으며, StringBuffer 인스턴스를 생성할 때 그 크기를 지정할 수 있다.
  • buffer의 크기를 지정하지 않으면 16개의 문자를 저장할 수 있는 크기의 버퍼 생성

12.1 append()

append()는 반환타입이 StringBuffer이며 자신의 주소를 반환한다.

  StringBuffer sb = new StringBuffer("abc");
  sb.append("123").append("ZZ");

  • 위의 코드에서 sb.append("123")이 sb를 반환하므로 연속적으로 append()를 호출할 수 있다.

  • StringBuffer 클래스는 equals() 메소드를 오버라이딩 하지 않아서 ==로 비교한 것과 같은 결과를 얻는다.

  • StringBuffer 인스턴스에 담긴 문자열을 비교하기 위해서는 인스턴스에 toString()을 호출해서 String인스턴스를 얻은 후에 equals()사용해야 한다.

12.2. StringBuilder 클래스

  • StringBuffer는 멀티쓰레드에 안전(thread safe)하도록 동기화 되어있다.
  • 동기화가 StringBuffer의 성능을 떨어트리므로, StringBuffer에서 쓰레드의 동기화만 뺀 것이 StringBuilder이다.

참고 자료 : 책 <자바의 정석>
자바의 정석 - java.lang 패키지

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