자바 문법 종합반(3)

하늘·2025년 2월 26일

Spring 부트캠프

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2-1 클래스의 객체

클래스(class)란? - 객체를 만들 때 필요한 청사진

청사진(설계도)
클래스의 첫글자는 대문자

객체(object)란?

컴퓨터, 계산기, 자동차 같은 사물들이 객체
어떤 개념이나 논리 같은 것들도 객체가 될 수 있음
덧셈,뺄셈 등 눈에 보이지 않은 것들도 무형의 객체가 될 수 있음
클래스가 준비되어 있으면 클래스를 기준으로 여러 객체들을 만들어 낼 수 있음

Person.class

클래스는 객체를 만들기 위한 설계도
Person 클래스는 사람 객체를 만들기 위한 설계도
객체를 만들 때 new라는 키워드를 사용
객체를 만드는 과정을 인스턴스화 라고 표현
인스턴스화가 되면 Java 메모리 상에 객체가 만들어짐

클래스 구조(생성, 생성자, 기능)

클래스 구조는 1. 속성, 2. 생성자, 3. 기능 부분으로 나누어짐
속생기라고 외우면 편함

속성

null은 데이터가 비어있다고 의미

생성자(Constructor) - 조립설명서

객체를 만들 때 사용
객체를 어떻게 만들지 정의해 놓는 것(조립설명서)
생성자가 없으면 클래스를 객체화 시킬 수 없음 (조립 불가)
Person() {} = 기본생성자는 class 생성시 만들어지지만 우리 눈에 보이지 않음
생성자를 정의한 순간 기본 생성자는 사라짐

생성자의 특징

클래스와 이름이 같음
반환 타입이 존재하지 않음
여러개가 존재할 수 있음

this 키워드

this는 객체 자신을 가리키는 키워드
현재 실행중인 객체를 의미

기능

기능은 메서드로 표현
상상하는 모든 기능 구현 가능
→ ex) 자기소개, 더하기, 걷기 기능 등
클래스와 관련된 기능을 작성하는 것이 좋음
메서드를 활용하는 것이 객체의 기능을 활용하는 것

게터, 세터(Getter, Setter)

게터(Getter) – 속성을 가져오는 기능
세터(Setter) – 속성을 설정해주는 기능

2-2 JVM 메모리 영역

Java 메모리 구조는 크게 3가지로 나눔

Method Area ( 도서관처럼 책들이 정리되어있는 책장 같은 느낌이라 생각하면 됨)
Stack Area (접시 쌓기구조, 프로그램 실행 흐름에 따라 호출된 매서드들이 실행 순서대로 쌓이기도 하고 빠져나가기도 함, 접시처럼 위에부분부터 빠져나감 아래부터 뺄 수 없음 )
Heap Area(객체가 저장되는 공간, 객체는 크기가 다 다름)

Method(static) 이해하기

프로그램이 실행되면 작성했던 모든 파일의 데이터가 Method(static)영역에 저장
프로그램 실행 시점에 한번만 저장
Method 영역에 저장된 데이터는 프로그램 전체에서 공용으로 활용 가능

Heap영역 이해하기

new 키워드로 생성된 객체는 Heap 영역에 저장
Stack 영역의 변수가 Heap 영역의 객체를 참조 ( 화살표 → 로 가리키고 있는 모습)

Stack 영역 이해하기

메서드가 호출될 때마다 Stack 영역에 메모리가 쌓임
접시를 쌓듯이 LIFO-후입선출 구조
메서드가 시작되면 추가되고 메서드가 종료되면 사라지는 구조
특정 메서드가 실행되면 해당 메서드의 정보의 변수가 Stack에 저장되고 메서드 실행이 끝나면 그 메모리는 자동으로 제거
메서드 내에 선언된 지역변수들이 저장되는 공간 → 변수에 객체가 담기면 객체의 주소값이 저장

2-3 레퍼클래스(기본형 참조형)

래퍼클래스(Wrapper Class)란?

기본자료형을 객체로 감싸는 클래스

기본형(Prinitive Type)의 종류

참조형(Reference Type)

변수에 객체가 담기면 해당 변수를 참조형변수라고 함
참조형 변수는 데이터가 저장된 메모리 주소를 가르킴
→ Heap 메모리 주소
객체 데이터는 Heap 영역에 저장되어 있기 때문
객체, 배열 등이 참조형에 속함
빨간네모박스안에 있는 값이 메모리에 주소값

래퍼클래스도 객체

래퍼클래스가 담겨 있는 변수도 참조형 변수
출력시 메모리 주소값이 나오지 않음
내부적으로 toString()이 오버라이딩 되어 있어 메모리 주소값이 아닌 숫자가 출력 됨

왜 래퍼클래스를 사용할까?

기본형은 객체처럼 속성, 기능을 가질 수 없음
객체는 기능 제공 가능
기본형을 감싼 객체를 만들어 기능을 제공하면 편리하게 데이터처리 가능

래퍼클래스 코드

오토방식 VS 언박싱

래퍼클래스 ↔ 기본형으로 형변환이 자주 일어남
Java에서는 형변환 과정을 자동으로 지원

오토박싱(Auto-boxing)

기본형 → 래퍼형으로 변환하는 과정을 오토박싱
Integer는 참조형(객체)이지만 기본형 int 값을 직접 대입 가능
내부적으로 컴파이러가 자동으로 Integer.valueOf(10)을 호출하여 객체를 생성하기 때문

오토 언박싱

래퍼형 → 기본형으로 변환하는 과정
num은 Integer 객체(참조형변수)지만 기본형 int 변수에 대입 가능
내부적으로 컴파일러가 자동으로 num.intValue()를 호출하여 기본형으로 변환하기 때문

기본형과 래퍼형 성능 비교

래퍼형은 내부적으로 데이터를 감싸고 있기 때문에 연산시 불리
객체에서 기본형 값을 꺼내서 연산하는 추가작업이 발생하기 때문
추가 작업 때문에 기본형보다 래퍼클래스는 연산 속도가 느림
빠른 작업이 필요한 경우 기본형을 직접 활용하는 것이 좋음

2-4 : static – 클래스가 공유하는 공간

Static 란

static 키워드는 모든 객체가 함께 사용하는 변수나 메서드(기능)를 만들 때 사용
객체(인스턴스)를 만들지 않아도 클래스 이름만으로 바로 사용 가능
모든 객체가 같은 값을 공유
→ 공용게시판이라고 생각하면 이해하기 쉬움
static 변수와 메서드는 한 번만 생성되고 Method Area(메서드 영역)에 저장

Static 활용

static 키워드는 변수, 메서드에 붙일 수 있음
static 키워드로 선언된 변수와 메서드는 MethodArea에 저장
각 개체(인스턴스)는 클래스 영역에 저장된 데이터 활용 가능
객체 생성안하고 클래스 레벨에 접근해서 바로 사용 가능
프로그램 실행시점에 클래스에 대한 정보가 메서드 영역에 저장되서 바로 활용 가능

인스턴스 멤버(인스턴스 변수 + 인스턴스 메서드)

객체를 만들때마다 생성되는 변수와 메서드 임
객체(인스턴스)를 생성한 후에만 사용 가능
각 객체가 개별적으로 값을 가짐(공유되지는 않음)
인스턴스는 Heap 영역에 위치

인스턴스 변수란

객체가 생성될 때마다 따로 만들어지는 변수
객체를 생성한 후 접근 할 수 있음
name변수는 각 객체마다 별도로 저장

인스턴스 메서드란

객체의 속성을 활용하는 메서드
객체가 생성된 후에만 사용 가능

인스턴스 멤버 실습

인스턴스 멤버, 변수는 객체를 생성하기 전에 활용 불가
인스턴스 메서드와 변수는 각 객체가 고유로 가지고 있는 기능임

클래스 멤버 (클래스 변수 + 클래스 메서드)

클래스 자체에 속하는 변수와 메서드를 의미
static 키워드에 사용해서 선언
해당 클래스로 만들어진 객체가 공유해서 사용할 수 있음
클래스가 로드될 때 Method Area에 적재
객체 생성 없이 사용 가능

클래스 변수란

클래스가 로드될 때 한 번만 생성
모든 객체가 공유하는 변수
Heap이 아니라 Method Area에 저장
객체를 만들지 않아도 클래스명.변수명으로 접근가능

클래스 메서드란

클래스에 속하는 메서드
객체 없이 사용 가능
클래스 변수만 사용 가능, 인스턴스 변수는 사용 불가

클래스 멤버 실습

Static 사용시 주의사항

클래스 변수 사용시 주의 사항
→ Static은 공유가 필요한 곳에 사용해야함
Static 메서드에서 인스턴스 변수에 접근
→ Static 메서드에서는 인스턴스변수에 접근 불가
→ 인스턴스 멤버를 사용하기 위해서는 먼저 객체가 생성되어야 함
→ 객체 생성없이 사용할 수 없음, 접근도 당연히 불가

2-5 final – 변하지 않는 값

final의 용도

변수에서 final

변수에 final을 붙이면 변수를 한 번만 설정 가능

클래스에서 final

final로 선언된 클래스는 상속할 수 없음

메서드에서 final

final로 선언된 메서드는 오버라이딩 할 수 없음
자식입장에서 부모에 기능을 다시 재정의 할 수 없음

상수(Constant)

변하지 않고 항상 일정한 값을 갖는 수
Java에서 상수는 대문자로 표현하는 것이 관례
프로그램 실행중에 절대 변경되서는 안되기 때문에 static final 키워드를 사용해 선언
static으로 선언된 변수는 프로그램 시작시 한 번만 초기화되고 모든 인스턴스에서 같은 값을 공유

대표적인 상수 예시 : PI(원주율)

원의 넓이, 둘레를 구할 때 공통으로 사용되는 값(변경되면 안됨)

static으로 선언하는 이유(복습)

보통 상수는 여러 곳에서 값을 공유해 쓰일 목적으로 활용
인스턴스 변수를 static 없이 선언할 경우 인스턴스마다 PI 값이 중복 저장

static없이 선언할 경우

인스턴스를 생성할 때 class기반으로 생성된 각 인스턴스들은 c1 c2 c3에 값을 가지게 됨
중복된 값을 사용하는건 공용이 아니여서 올바른 상수 활용법이 아님

상수 활용 법

불변객체(Immutable Object)

불변객체는 내부 상태를 변경할 수 없는 객체
final을 속성(property,field)에 활용
세터(setter)없이 설계
변경이 필요한 경우 새로운 객체를 만들어야 함
→ ex) String, Integer, 래퍼클래스 등

잘못된 불변객체 사용

final은 참조 변경을 막지만 내부상태 변경은 막지 않음

public class Circle {

    final static double PI = 3.14159; // ✅ 직접 만든 원주율 상수
    double radius; // ⚠️ final 로 선언되어 있지 않기 때문에 외부에서 변경 가능

    Circle(double radius)  {
        this.radius = radius;
    }
}

final Circle c1 = new Circle(2);
c1 = new Circle(3); // ❌ final은 변수 c1이 한 번 참조한 객체는 다른 객체로 변경될 수 없음을 의미함 (참조 불변)

// 하지만 객체 내부의 속성 값은 변경 가능 (불변 객체가 아님)
c1.radius = 3; // ⚠️ 내부 상태 변경 가능 (객체 자체가 불변이 아님)

올바른 불변 객체 활용
- 속성을 final로 서언해 줌

public final class Circle {

    final static double PI = 3.14159; 
    final double radius; // ✅ final 로 선언해서 값이 변경되지 않도록 합니다.

    Circle(double radius)  {
        this.radius = radius;
    }
}

불변 객체의 값이 변경이 필요한 경우

불변성을 유지하면서 값을 변경하는 효과를 어을 때 활용
기존 객체의 상태를 직접 변경할 수 없기 때문에 새로운 객체를 생성
생성자를 새로 호출하거나 아래의 기능을 활용

public final class Circle {
    public static final double PI = 3.14159;
    private final double radius;

    public Circle(double radius) {
        this.radius = radius;
    }

    // ✅ 반지름이 다른 새로운 Circle 생성 (불변 객체 유지)
    public Circle changeRadius(double newRadius) {
        return new Circle(newRadius); // 생성자 호출: 기존 객체 변경 X, 새 객체 생성
    }
}

2-6 인터페이스 – 표준화의 시작

인터페이스(interface)란

설계 표준
클래스가 따라야할 최소한의 공동 규칙을 정의하는 역할

인터페이스 사용하는 이유

모든 설계에 표준이 있는 이유와 같음
개발자마다 서로 다른 방식으로 메서드를 만든다면 일관성이 깨질 수 있음
인터페이스를 활용해서 최소한의 규격을 정의
세부 구현은 각 클래스에 맡김
일관성을 유지하면서 클래스가 고유한 특색을 확장할 수 있도록 도움

자동차 예시

LuxuryCar 와 SpeedCar 모두 자동차를 구현하고 있습니다.
LuxuryCar 를 이용하는 경우 move() 메서드로 주행할 수있지만
SpeedCar 를 이용하는 경우 drive() 메서드를 활용해 주행해야합니다.

인터페이스 적용

모든 클래스가 지켜야 할 최소한의 규칙을 정의
클래스에서 implements 키워드로 인터페이스를 활용할 수 있음
인터페이스를 구현한 클래스를 구현체라고 함

인터페이스 실습

LuxuryCar, SpeedCar
Main, interface

인터페이스의 다양한 기능

인터페이스 다중구현
인터페이스 다중 상속

인터페이스 다중구현(multi-implementation)

implements 키워드로 다수의 인터페이스를 구현 가능
한 개의 클래스가 여러 인터페이스(animal, flyable)를 구현한 경우 다중구현이라고 함

인터페이스 다중상속(multi-inheritance)

extends 키워드로 상속을 구현할 수 있음

// 1. 기본 인터페이스: 동물의 기본 기능
interface Animal {
    void eat();
}

// 2. 추가 인터페이스: 나는 기능
interface Flyable {
    void fly();
}

// 3. ✅ 다중 상속새로운 인터페이스: 동물 + 나는 기능
interface FlyableAnimal extends Animal, Flyable {
    void land();  // 추가 기능
}

// 4. 새 클래스 (FlyableAnimal을 구현)
class Bird implements FlyableAnimal {

    public void eat() {
        System.out.println("새가 먹이를 먹습니다.");
    }

    public void fly() {
        System.out.println("새가 하늘을 납니다.");
    }

    public void land() {
        System.out.println("새가 착륙합니다.");
    }
}