Java - 패키지

Lee·2021년 1월 1일

Java

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자바에서 제공하는 패키지에 대해 학습해보자 🤔

pacakge 키워드
import 키워드
클래스패스
CLASSPATH 환경변수
-classpath 옵션
접근지시자

패키지란? 🤔

Document Description 💡

패키지는 관련 클래스 및 인터페이스 집합을 구성하는 네임스페이스입니다. 개념적으로 패키지는 컴퓨터의 다른 폴더와 비슷하다고 생각할 수 있습니다. HTML 페이지는 한 폴더에, 이미지는 다른 폴더에, 스크립트 또는 응용 프로그램은 다른 폴더에 보관할 수 있습니다. 자바 프로그래밍 언어로 작성된 소프트웨어는 수백, 수천 개의 개별 클래스로 구성될 수 있기 때문에 관련 클래스와 인터페이스를 패키지에 넣어 정리하는 것이 이치에 맞다.

정리하자면 ✍️

클래스의 묶음
클래스뿐만 아니라 인터페이스를 포함 시킬 수 있음
흔히 폴더 구조를 생각하면 된다.
Package Ex) src/com/lee/week/Main.java

이름없는 패키지 💡

모든 클래스는 반드시 하나의 패키지에 포함되어야 하는데 패키지를 선언하지 않고 사용하는 것.

사용하는 이유는? 🤔

서로 관련된 클래스들끼리 그룹 단위로 묶어 놓음으로써 효과적으로 클래스 파일을 관리할 수 있기 때문이다.
우리가 PC에 목적별(사진/문서/폴더/workspace 폴더)로 폴더를 생성해서 관리하는 것과 같은 의미이다.

특징 ✍️

모든 클래스는 반드시 하나 이상의 패키지를 포함하고 있다.
패키지 선언은 주석과 공백을 제외하고 제일 첫 번째 문장에 선언되어야 하고, 하나의 소스파일(.java)에는 단 한 번만 선언할 수 있다.

import 란? 🤔

다른 패키지의 클래스를 사용하려면 패키지명이 포함된 클래스 이름을 사용해야만 한다. 하지만 매번 패키지명을 붙여서 작성하기는 비효율적이기 때문에 자바에서 import 키워드를 따로 제공한다.
import 키워드는 컴파일러에게 소스파일에 사용된 클래스의 패키지에 대한 정보를 미리 제공하는 것이다.
이로 인해 우리는 import 키워드를 통해 다른 패키지에 속한 클래스를 패키지 이름을 제외한 채로 사용할 수 있게 된다.

import 선언 💡

import 키워드는 모든 소스파일에서 package문 다음에, 그리고 클래스 선언 문 이전에 위치한다.

import 특징 ✍️

package 키워드와는 달리 하나의 소스파일에 여러 번 선언할 수 있다.

import java.lang 🚀

자바에서 가장 많이 사용하는 java.lang 패키지에 대해서 import 키워드를 사용하지 않아도 클래스 이름만으로도 사용할 수 있다.

Constant Interface 🤔

사용을 추천하지 않는 Anti 패턴 💡

Constant Interface(상수 인터페이스)란? 오직 상수만 정의한 인터페이스이다.
변수를 등록할 때 자동으로 public static final이 붙는다. 따라서 상수처럼 어디에서나 접근 가능

인터페이스의 목적 💡

인터페이스를 구현하는 클래스를 만들게 되면, 그 인터페이스를 해당 클래스의 객체를 참조할 수 있는 자료형 역할을 하게 된다.
- 해당 클래스의 객체로 어떤 일을 할 수 있는지 클라이언트에게 알리는 행위임
인터페이스의 목적은 여기까지이며 다른 목적으로 인터페이스를 정희 하고 사용하는 것은 적절치 못함

인터페이스를 잘못 사용하고 있는 예시 💡

상수 인터페이스(Constant Interface)
- 형태
  - 메소드가 없고, static final 필드만 있는 형태로 모든 필드는 상수 정의임
  - 대체로 상수 이름 앞에 클래스 이름을 붙이는 번거로움을 피하기 위해서임

public interface PhysicalConstants {
		static final double AVOGADROS_NUMBER = 6.022_140_857e23;
		static final double BOLTZMANN_CONSTANT = 1.380_648_52e-23;
		static final double ELECTRON_MASS = 9.109_383_56e-31;
}

문제점
- 상수 정의를 인터페이스에 포함시키면 구현 세부사항이 클래스의 공개 API에 스며들게 되고 혼동을 줄 우려가 있음
- 자바 플랫폼 라이브러리에도 상수 인터페이스가 몇 개 있는데 java.io.Object.StreamConstants 실수로 포함된 것으로 생각해야 하고 따라 해서는 절대 안됨

결론 🚀

인터페이스는 자료형을 정의할 때만 사용해야 한다.

static import 🤔

1.5 버전 이후로 static import 기능이 추가되었고, 클래스 이름을 따로 선언할 필요 없이 static 멤버에 접근할 수 있다
import 문을 사용하면 클래스의 패키지명을 생략할 수 있는 것과 같이 static import 문을 사용하면 static 멤버를 호출할 때 클래스명을 생략할 수 있다.
개인적인 생각이지만 위에서 언급한 상수 인터페이스의 활용을 억제하기 위해 나오지 않았나..? 라는 생각이 든다.

static import 언제 사용하는가? 🤔

static 필드나 메소드에 접근할려면 일반적으로 이렇게 접근할 것 이다.

{ClassName} + {.} + {Method | Field}

이러한 접근방식에 단점은 매번 사용하려는 메소드나 필드 앞에 Class 명을 기술하는게 매우 번거롭다는 것이다.
하지만, static import 을 이용하면 획기적으로 이러한 문제를 줄일 수 있다.
static import 를 사용하기 전 💡

Math API 에 있는 필드와 메소드를 사용하기 위해선 위와 같은 문법으로 기술해야한다. 만약 Math API 를 사용하는 곳이 많아진다면??아마 너무 번거롭지 않을까??
static import 를 사용한 후 💡

Math 클래스를 작성하지 않아도 필드나 메소드에 접근이 가능해졌다. 이로써 번거로운 작업은 조금이나마 덜어졌다고 말할 수 있다.
위와 같이 정적인 필드나 메소드에 접근할 때 번거로움을 줄일 수 있지만, 너무 과하게 사용하면 오히려 가독성이 떨어질 것이고, 변수명, 메소드명으로만 나와 있기 때문에 클래스의 멤버로 오해하기 쉬울 것이다. 그렇기에 일정 시간이 지나면 코드를 분석할 때 어려움을 겪을 것 같다.

ClassPath 🤔

classpath란? 말 그대로 클래스를 찾기 위한 경로이다.
JVM이 프로그램을 실행할 때, 클래스 파일을 찾는 과정에서 기준이 되는 파일 경로를 말하는 것
소스 코드를 컴파일하면 바이트 코드로 변환되고 JVM 이 바이트 코드로 된 파일을 실행하려면 찾아야 하는데 이 바이트 코드까지의 경로를 classpath라고 한다.

classpath 환경 변수

환경변수란? 🤔
- 프로세스가 컴퓨터에서 동작하는 방식에 영향을 미치는, 동적인 값들의 모임
- 운영체제에서 자식 프로세스들을 생성할 때 참조하는 변수
환경변수 사용하는 이유 💡
- 환경 변수 PATH를 설정하는 이유는 Windows의 명령 프롬프트(cmd), macOS의 터미널(Terminal) 같은 창에서 설치된 경로까지 이동하지 않고 java, javac를 사용하려고 설정하는 것이다.
- 예를 들어 /Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_241.jdk 이러한 경로에 자바가 설치되었다고 가정해보면
- 흔히? 우리가 바이트 코드를 보기 위해선 컴파일을 해야 하는데 이때 환경변수가 설정되어 있지 않으면 /Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_241.jdk 경로로 이동하여 javac 명령을 실행해야만 한다.
- 하지만 자바가 설치되어 있는 경로를 시스템 변수로 설정하면 디렉토리를 이동하지 않고 컴파일이 가능하다.
환경변수 설정 📌
- macOS Catalina부터 기본 쉘이 bash 에서 zsh로 변경되어서 zsh 기준으로 설명할 예정
- 자바를 설치하면 /Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_241.jdk 에 설치된다
- java -version
- zsh에 맞게 Path 설정을 하기 위해선 vi ~/.zshrc 명령어를 입력한다
  - i키를 입력하면 수정 모드로 변경된다, 그 후 맨 밑으로 이동하여
  - 위와 같이 입력한 후 esc 키 누른 후 :wq를 입력한 후 빠져나온다
  - source ~/.zshrc 명령어를 입력하여 수정된 zshrc 파일을 설정해준다.
  - javac -version, java -version 명령어를 입력한 후 위와 같이 버전정보나 나온다면 성공적으로 PATH를 설정한 것이다.

-classpath 옵션 📌

.class 파일을 실행할 때 사용할 클래스들의 위치를 가상머신에게 알려주는 역할을 한다.
-claspath 옵션을 사용하지 않을 경우 클래스 파일이 위치한 현재 디렉토리를 기본 classpath로 잡아준다
- -classpath 옵션을 사용하지 않을 때
  - src 디렉토리 안에 AAA.java, BBB.java, WhatYourName.java 파일이 있다

        public class WhatYourName {
            public static void main(String[] args) {
                AAA a = new AAA();
                a.showName();
        
                BBB b = new BBB();
                b.showName();
        
            }
        }

        public class AAA {
            public void showName() {
                System.out.println("AAA");
            }
        }

        public class BBB {
            public void showName() {
                System.out.println("BBB");
            }
        }

javac WhatYourName.java 명령어를 이용하여 컴파일을 하면

각 자바 파일에 해당하는 클래스 파일이 만들어진다.
이 후 java WhatYourName 명령어를 입력하면 AAA, BBB가 출력되는 결과를 확인할 수 있다.
만약 AAA.class, BBB.class 파일을 옮긴다면??

pathtest라는 새로운 디렉토리를 만든 후 그 AAA.class, BBB.class 파일을 옮긴 후에 다시 한번 java WhatYourName을 실행시켜봤다

AAA 라는 클래스를 찾을 수 없다는 에러가 나왔다. 이 뜻은 WhatYourName에서 AAA 클래스를 참조하고 있는데 참조하고 있는 AAA 클래스를 찾을 수 없다는 것이다. 그 이유는 위에서 AAA.class, BBB.class 파일을 pathtest 디렉토리로 옮겼기 때문이다. 그럼 어떻게 해야할까 바로 이때 사용하는 옵션이 -classpath 옵션이다.

바로 결과부터 보면

-classpath 뒤에 오는 "파일 절대 경로"를 입력해주면 된다.

-classpath 옵션은 자바를 실행할 때 사용할 클래스들의 위치를 가상머신에게 알려주는 역할을 한다. 즉 WhatYoutName.class가 실행될 때 필요한 AAA.class, BBB.class의 위치를 가상머신에게 알려주는다는 것이다.

. : 현재 디렉토리에서 클래스를 찾는 다는 뜻이고
;(:) (윈도우에선 ;, 리눅스나, macOS일 경우 : 사용) : 경로와 경로를 구분해주는 구분자
pathtest (개인별로 디렉토리 명이 다르기 때문에 구분해서 사용하자) : 현재 디렉토리에 없으면 현재 디렉토리의 하위 디렉토리 중 pathtest에서 클래스를 찾으라는 의미이다.

접근지시자 🤔

클래스 내에서 멤버의 접근을 제한하는 역할을 함
- prviate - 같은 클래스 내에서만 접근이 가능하다
- default - 같은 패키지 내에서만 접근이 가능하다
- protected - 같은 패키지 내에서, 그리고 다른 패키지의 자손클래스(상속한 경우)에서 접근이 가능하다.
- public - 접근 제한이 전혀 없다

제어자	같은 클래스	같은 패키지	자식 클래스	전 체	적용 대상	비고
public	접근 가능	접근 가능	접근 가능	접근 가능	클래스, 멤버
protected	접근 가능	접근 가능	접근 가능	접근 불가능	멤버	클래스에 적용할 수 없음
default	접근 가능	접근 가능	접근 가능	접근 불가능	클래스, 멤버	접근 지정자를 생략한 경우를 말함
private	접근 가능	접근 불가능	접근 불가능	접근 불가능	멤버	클래스에 적용할 수 없음

접근지시자를 사용하는 이유
- 클래스의 내부에 선언된 데이터를 보호하기 위해서이다.
- 데이터가 유효한 값을 유지하도록, 또는 비밀번호와 같은 데이터를 외부에서 함부로 변경하지 못하도록 하기 위해서는 외부로부터의 접근을 제한하는 것도 중요하다.
- 클래스 내에서만 사용되는, 내부 작업을 위해 사용되는 멤버 변수나, 메소드 등을 클래스 내부에 감추기 위해서이다.

참고자료 🧾

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자바에서 제공하는 패키지에 대해 학습해보자 🤔

패키지란? 🤔

Document Description 💡

정리하자면 ✍️

이름없는 패키지 💡

사용하는 이유는? 🤔

특징 ✍️

import 란? 🤔

import 선언 💡

import 특징 ✍️

import java.lang 🚀

Constant Interface 🤔

사용을 추천하지 않는 Anti 패턴 💡

인터페이스의 목적 💡

인터페이스를 잘못 사용하고 있는 예시 💡

static import 🤔

static import 언제 사용하는가? 🤔

ClassPath 🤔

classpath 환경 변수

-classpath 옵션 📌

접근지시자 🤔

참고자료 🧾

Java - 클래스

JVM과 JVM Architecture

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