WIL) Week 2 (11/08 ~ 11.14)

이번주는 객체지향 프로그래밍과 JVM에 대하여 공부를 했습니다.

1. 객체지향 프로그래밍이란?

객체 지향 프로그래밍이란 프로그램을 설계하는 개념이자 방법론입니다. 철자를 줄여서 OOP라고 부르며 객체라는 기본 단위로 나누고 이 객체들간의 상호작용을 기본개념으로 합니다.

객체지향 프로그래밍은 프로그램을 유연하고 변경하기 쉽게 만들기 때문에 재사용성이 용이하여 대규모 프로젝트에서 많이 사용되는 방법론 입니다.

2. 객체지향 장점과 단점

• 장점

  1. 코드 재상용이 용이
  (남이 만든 클래스를 가져와서 이용할 수 있고 상속을 통해 확장해서 사용할 수 있다.)
  2. 유지보수가 쉽다.
  (절차 지향 프로그래밍에서는 코드를 수정해야할 때 일일이 찾아 수정해야하는 반면 객체 지향 프로그래밍에서는 수정해야 할 부분이 클래스 내부에 멤버 변수혹은 메서드로 존재하기 때문에 해당 부분만 수정하면 된다.)
  3. 대형 프로젝트에 적합.
  (클래스 단위로 모듈화시켜서 개발할 수 있으므로 대형 프로젝트처럼 여러 명, 여러 회사에서 프로젝트를 개발할 때 업무 분담하기 쉽다)

• 단점

  1. 처리속도가 상대적으로 느림
  2. 객체가 많으면 용량이 커질 수 있다.
  3. 설계시 많은 시간과 노력이 필요.

3. 객체지향 키워드

• 추상화

  공통의 속성이나 기능을 묶어 이름을 붙이는 것이고 객체 지향적 관점에서 클래스를 정의하는 것을 바로 추상화라고 정의 내릴 수 있습니다.
  좀 더 살펴보면 물고기, 사자, 토끼, 뱀이 있을 때 우리는 이것들을 각각의 객체라 하며 이 객체들을 하나로 묶으려 할 때, 만약 동물 또는 생물이라는 어떤 추상적인 객체로 크게 정의한다고 하면 이때 동물 또는 생물이라고 묶는 것을 추상화라고 합니다.

• 캡슐화

  캡슐화는 일반적으로 변수와 함수를 클래스로 묶는 작업을 말합니다. 캡슐화를 할 때에는 무작위로 클래스를 지정하는 것이 아니라 연관된 목적을 가지고 있는 변수와 함수별로 작업을 해야 합니다.
  또한, 캡슐화는 외부의 잘못된 접근으로 값이 변하는 것을 막기 위해 클래스 내의 변수나 함수를 감추거나 드러내는 은닉성을 지니고 있습니다. 이러한 은닉성은 자바에서 접근제어자를 통해 실현시킬 수 있습니다.
  

• 상속성

  상속성이란 상위 개념의 특징을 하위 개념이 물려받는 것입니다. 상속성이 저의 생각은 객체지향의 하이라이트 부분이라고 생각합니다. 왜냐하면 상속이란 개념이 없으면 객체지향이나 절차지향이나 비슷하다고 생각하기 때문입니다. 예를 들면 정수기라는 부모클래스가 있다고 하면 만약 얼음이 나오는 기능을 추가하고 싶다면 기존의 정수기에서 얼음정수기를 생성합니다. 그러면 얼음정수기는 정수기능도 가지고있고 얼음도 나오는 정수기가 되는 것입니다.

• 다형성(Polymorphism)

  위키피디아에서는 다형성을 다음과 같이 정의합니다.
  "프로그래밍 언어의 자료형 체계의 성질을 나타내는 것으로, 프로그램 언어의 각 요소(상수, 변수, 식 , 오브젝트, 함수 등)들이 다양한 자료형(type)에 속하는 것이 허가되는 성질"

  자바에서는 다형성은 대표적으로 오버로딩, 오버라이딩 두 가지가 있습니다.

  오버로딩
  같은 이름의 메소드를 매개 변수의 개수 또는 타입을 변경하여 여러 개 사용하는 것 입니다.

class Animal{
    public void move(){
        System.out.println("동물이 움직입니다.");
    }
}
class Human extends Animal{
    public void move(){
        System.out.println("사람이 두 발로 뜁니다.");
    }
}
class Tiger extends Animal{
    public void move(){
        System.out.println("호랑이가 네 발로 뜁니다.");
    }
}
class Eagle extends Animal{
    public void move(){
        System.out.println("독수리가 날아갑니다.");
    }
}
class AnimalTest
{
    public static void main (String[] args) throws java.lang.Exception
    {
        Animal human = new Human();
        Animal tiger = new Tiger();
        Animal eagle = new Eagle();      
        AnimalTest test = new AnimalTest();
        test.moveAnimal(human);
        test.moveAnimal(tiger);
        test.moveAnimal(eagle);
    }
    public void moveAnimal(Animal animal){
        animal.move();
    }
}

• 결과
  

오버라이딩
상속받은 부모 클래스의 메소드를 재정의하여 사용

public class Computer {
    public void getInfo() {
        System.out.println("컴퓨터입니다.");
    }
}
public class Mac extends Computer{
    @Override
    public void getInfo() {
        System.out.println("맥 컴퓨터입니다.");
    }
}
public class Main {
    public static void main(String[] args){
        Mac myComputer = new Mac();
        myComputer.getInfo();
    }
}

• 결과
  

다형성을 사용함으로써 갖는 장점은?!
같은 기능의 자료형만 다른 메서드를 서로 다른 이름으로 기억하지 않아도 되고 부모 클래스의 정의된 메소드가 자식 클래스에 맞지 않는 경우, 부모 클래스의 메소드를 수정하지 않고 자식 클래스에 특정한 구현을 제공할 수 있습니다.

4. 자바가상머신(JVM) 이란?

일반적인 프로그램은 window또는 Linux같은 OS 위에서 실행된다. 하지만 자바 프로그램 같은 경우에는 OS 위의 JVM에서 실행하게 되는데 굳이 자바 프로그램을 JVM에서 돌리는 이유는 OS종류에 상관 없이 실행시키기 위해서 입니다. 예를 들어 Window에서 동작하도록 구현된 워드 프로그램은 Linux에서 동작하지 않습니다. 하지만 자바 프로그램 같은 경우 어떠한 OS에서도 그에 맞는 JVM 다운로드를 통해 자바 프로그램을 실행 시킬 수 있습니다.

5. JVM의 메모리 구조

응용 프로그램이 실행이 되면 JVM은 시스템으로부터 프로그램을 수행하는데 필요한 메모리를 할당받고 JVM은 이 메모리를 용도에 따라 여러 영역으로 나누어 관리하게 됩니다. 그 중 3가지 주요 영역은 다음과 같습니다.

• 메서드 영역

  프로그램 실행중 어떤 클래스가 사용되면, JVM은 해당 클래스의 클래스파일을 읽어서 분석하여 클래스에 대한 정보와 그 클래스의 변수를 이곳에 저장합니다.

• 힙

  인스턴스가 생성되는 공간이다. 프로그램 실행 중 생성되는 인스턴스들이 모두 여기에 저장됩니다. 즉, 인스턴스 변수들이 생성되는 공간입니다.

• 호출 스택

  호출스택은 메서드의 작업에 필요한 메모리 공간을 제공합니다. 메서드가 호출되면, 호출스택에 호출된 메서드를 위한 메모리가 할당되며, 이 메모리는 메서드가 작업을 수행하는 동안 지역변수(매개변수 포함)들과 연산의 중간결과 등을 저장하는데 사용되며, 메서드가 작업을 마치면 할당되었던 메모리공간은 반환되어 지워집니다. 스택의 작동원리처럼 맨 위의 메서드가 현재 실행되는 메서드이며, 맨 위의 메서드가 완료된 후 메모리를 반납하고 그 밑에 있는 메서드가 실행이 됩니다. 당연히 아래에 있는 메서드가 위에 있는 메서드를 호출한 메서드입니다.

6. JVM의 동작과정

첫번째 : 프로그램이 실행되면 JVM은 OS로부터 메모리를 할당 받습니다다. 위에 언급했던 메모리 구조에 따라 영역을 나누어 관리합니다.
두번째 : 자바컴파일러가 자바 소스코드를 읽어들어 자바 바이트코드(.class)로 변환시킵니다.
세번째 : Class Loader를 통해 class파일들을 JVM으로 로딩합니다.
네번째 : 로딩된 class파일들은 Execution engine을 통해 해석됩니다.
다섯번째 : 해석된 바이트코드는 Runtime Data Area에 배치되어 실질적인 수행이 이루어지게 됩니다.
여섯번째 : 위의 실행과정 속에서 JVM은 필요에 따라 Thread Synchronization, GC같은 관리 작업을 수행합니다.