Java 공부 41일차(래퍼, Class 클래스란?)2편

오늘의 잔디

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오늘의 공부

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래퍼 클래스 - 자바 래퍼 클래스

지금까지 설명한 래퍼 클래스는 기본형을 객체로 감싸서 더 편리하게 사용하도록 도와주기 때문에 상당히 유용하다.
쉽게 이야기해서 래퍼 클래스는 기본형의 객체 버전이다.

자바는 기본형에 대응하는 래퍼 클래스를 기본으로 제공한다.

• byte -> Byte
• short -> Short
• int -> Integer
• long -> Long
• float -> Float
• double -> Double
• char -> Character
• boolean -> Boolean

그리고 자바가 제공하는 기본 래퍼 클래스는 다음과 같은 특징을 가지고 있다.

• 불변이다.
• equals 로 비교해야 한다.

자바가 제공하는 래퍼 클래스의 사용법을 알아보자.

package lang.wrapper;
public class WrapperClassMain {
 public static void main(String[] args) {
 Integer newInteger = new Integer(10); //미래에 삭제 예정, 대신에 valueOf() 사
용
 Integer integerObj = Integer.valueOf(10); //-128 ~ 127 자주 사용하는 숫자
값 재사용, 불변
 Long longObj = Long.valueOf(100);
 Double doubleObj = Double.valueOf(10.5);
 System.out.println("newInteger = " + newInteger);
 System.out.println("integerObj = " + integerObj);
 System.out.println("longObj = " + longObj);
 System.out.println("doubleObj = " + doubleObj);
 System.out.println("내부 값 읽기");
 int intValue = integerObj.intValue(); System.out.println("intValue = " + intValue);
 long longValue = longObj.longValue();
 System.out.println("longObj = " + longValue);
 System.out.println("비교");
 System.out.println("==: " + (newInteger == integerObj));
 System.out.println("equals: " + newInteger.equals(integerObj));
 }
}

실행 결과

newInteger = 10
integerObj = 10
longObj = 100
doubleObj = 10.5
내부 값 읽기
intValue = 10
longObj = 100
비교
==: false
equals: true

래퍼 클래스 생성 - 박싱(Boxing)

• 기본형을 래퍼 클래스로 변경하는 것을 마치 박스에 물건을 넣은 것 같다고 해서 박싱(Boxing)이라 한다.
• new Integer(10) 은 직접 사용하면 안된다. 작동은 하지만, 향후 자바에서 제거될 예정이다.
• 대신에 Integer.valueOf(10) 를 사용하면 된다.
  • 내부에서 new Integer(10) 을 사용해서 객체를 생성하고 돌려준다.
• 추가로 Integer.valueOf() 에는 성능 최적화 기능이 있다. 개발자들이 일반적으로 자주 사용하는 -128 ~ 127 범위의 Integer 클래스를 미리 생성해준다. 해당 범위의 값을 조회하면 미리 생성된 Integer 객체를 반환한다. 해당 범위의 값이 없으면 new Integer() 를 호출한다.
  • 마치 문자열 풀과 비슷하게 자주 사용하는 숫자를 미리 생성해두고 재사용한다.
  • 참고로 이런 최적화 방식은 미래에 더 나은 방식으로 변경될 수 있다.

intValue() - 언박싱(Unboxing)

• 래퍼 클래스에 들어있는 기본형 값을 다시 꺼내는 메서드이다.
• 박스에 들어있는 물건을 꺼내는 것 같다고 해서 언박싱(Unboxing)이라 한다.

비교는 equals() 사용

• 래퍼 클래스는 객체이기 때문에 == 비교를 하면 인스턴스의 참조값을 비교한다.
• 래퍼 클래스는 내부의 값을 비교하도록 equals() 를 재정의 해두었다. 따라서 값을 비교하려면 equals() 를
  사용해야 한다.

참고로 래퍼 클래스는 객체를 그대로 출력해도 내부에 있는 값을 문자로 출력하도록 toString() 을 재정의했다.

래퍼 클래스 - 오토 박싱

오토 박싱 - Autoboxing

자바에서 int 를 Integer 로 변환하거나, Integer 를 int 로 변환하는 부분을 정리해보자.
다음과 같이 valueOf() , intValue() 메서드를 사용하면 된다.

package lang.wrapper;
public class AutoboxingMain1 {
 public static void main(String[] args) {
 // Primitive -> Wrapper
 int value = 7;
 Integer boxedValue = Integer.valueOf(value);
 // Wrapper -> Primitive
 int unboxedValue = boxedValue.intValue();
 System.out.println("boxedValue = " + boxedValue);
 System.out.println("unboxedValue = " + unboxedValue);
 }
}

실행 결과

boxedValue = 7
unboxedValue = 7

• 박싱: valueOf()
• 언박싱: xxxValue() (예: intValue() , doubleValue() )

개발자들이 오랜기간 개발을 하다 보니 기본형을 래퍼 클래스로 변환하거나 또는 래퍼 클래스를 기본형으로 변환하는
일이 자주 발생했다. 그래서 많은 개발자들이 불편함을 호소했다.
자바는 이런 문제를 해결하기 위해 자바 1.5부터 오토 박싱(Auto-boxing), 오토 언박싱(Auto-Unboxing)을 지원한다.

오토 박싱, 오토 언박싱

package lang.wrapper;
public class AutoboxingMain2 {
 public static void main(String[] args) {
 // Primitive -> Wrapper
 int value = 7;
 Integer boxedValue = value; // 오토 박싱(Auto-boxing)
 // Wrapper -> Primitive
 int unboxedValue = boxedValue; // 오토 언박싱(Auto-Unboxing)
 System.out.println("boxedValue = " + boxedValue);
 System.out.println("unboxedValue = " + unboxedValue);
 }
}

실행 결과

boxedValue = 7
unboxedValue = 7

오토 박싱과 오토 언박싱은 컴파일러가 개발자 대신 valueOf , xxxValue() 등의 코드를 추가해주는 기능이다.
덕분에 기본형과 래퍼형을 서로 편리하게 변환할 수 있다.
따라서 AutoboxingMain1 과 AutoboxingMain2 는 동일하게 작동한다.

Integer boxedValue = value; //오토 박싱(Auto-boxing)
Integer boxedValue = Integer.valueOf(value); //컴파일 단계에서 추가
int unboxedValue = boxedValue; //오토 언박싱(Auto-Unboxing)
int unboxedValue = boxedValue.intValue(); //컴파일 단계에서 추가

래퍼 클래스 - 주요 메서드와 성능

래퍼 클래스 - 주요 메서드

레퍼 클래스가 제공하는 주요 메서드를 알아보자.

package lang.wrapper;
public class WrapperUtilsMain {
 public static void main(String[] args) {
 Integer i1 = Integer.valueOf(10);//숫자, 래퍼 객체 반환
 Integer i2 = Integer.valueOf("10");//문자열, 래퍼 객체 반환
 int intValue = Integer.parseInt("10");//문자열 전용, 기본형 반환
 //비교
 int compareResult = i1.compareTo(20);
 System.out.println("compareResult = " + compareResult);
 //산술 연산
 System.out.println("sum: " + Integer.sum(10, 20));
 System.out.println("min: " + Integer.min(10, 20));
 System.out.println("max: " + Integer.max(10, 20));
 }
}

실행 결과

compareResult = -1sum: 30
min: 10
max: 20

• valueOf() : 래퍼 타입을 반환한다. 숫자, 문자열을 모두 지원한다.
• parseInt() : 문자열을 기본형으로 변환한다.
• compareTo() : 내 값과 인수로 넘어온 값을 비교한다. 내 값이 크면 1 , 같으면 0 , 내 값이 작으면 -1 을 반환한다.
• Integer.sum() , Integer.min() , Integer.max() : static 메서드이다. 간단한 덧셈, 작은 값, 큰 값 연산을 수행한다.

parseInt() vs valueOf()
원하는 타입에 맞는 메서드를 사용하면 된다.

• valueOf("10") 는 래퍼 타입을 반환한다.
• parseInt("10") 는 기본형을 반환한다.
  • Long.parseLong() 처럼 각 타입에 parseXxx() 가 존재한다.

래퍼 클래스와 성능

래퍼 클래스는 객체이기 때문에 기본형보다 다양한 기능을 제공한다.
그렇다면 더 좋은 래퍼 클래스만 제공하면 되지 기본형을 제공하는 이유는 무엇일까?
다음 코드를 실행해서 기본형과, 래퍼 클래스의 성능 차이를 비교해보자.

package lang.wrapper;
public class WrapperVsPrimitive {
 public static void main(String[] args) {
 int iterations = 1_000_000_000; // 반복 횟수 설정, 10억
 long startTime, endTime;
 // 기본형 long 사용
 long sumPrimitive = 0;
 startTime = System.currentTimeMillis();
 for (int i = 0; i < iterations; i++) {
 sumPrimitive += i;
 } endTime = System.currentTimeMillis();
 System.out.println("sumPrimitive = " + sumPrimitive);
 System.out.println("기본 자료형 long 실행 시간: " + (endTime - startTime) +
"ms");
 // 래퍼 클래스 Long 사용
 Long sumWrapper = 0L;
 startTime = System.currentTimeMillis();
 for (int i = 0; i < iterations; i++) {
 sumWrapper += i; // 오토 박싱 발생
 }
 endTime = System.currentTimeMillis();
 System.out.println("sumWrapper = " + sumWrapper);
 System.out.println("래퍼 클래스 Long 실행 시간: " + (endTime - startTime) +
"ms");
 }
}

• 단순히 값을 반복해서 10억 번 더한다.
• 기본형 long 에 더하는 것과 래퍼 클래스 Long 에 더하는 부분으로 나누어 테스트 한다. 결과 값은 같다.

실행 결과 - M2 맥북 기준

sumPrimitive = 499999999500000000
기본 자료형 long 실행 시간: 318ms
sumWrapper = 499999999500000000
래퍼 클래스 Long 실행 시간: 1454ms

• 기본형 연산이 래퍼 클래스보다 대략 5배 정도 빠른 것을 확인할 수 있다. 참고로 계산 결과는 시스템 마다 다르
  다.
• 기본형은 메모리에서 단순히 그 크기만큼의 공간을 차지한다. 예를 들어 int 는 보통 4바이트의 메모리를 사용한다.
• 래퍼 클래스의 인스턴스는 내부에 필드로 가지고 있는 기본형의 값 뿐만 아니라 자바에서 객체 자체를 다루는데
  필요한 객체 메타데이터를 포함하므로 더 많은 메모리를 사용한다. 자바 버전과 시스템마다 다르지만 대략 8~16
  바이트의 메모리를 추가로 사용한다.

기본형, 래퍼 클래스 어떤 것을 사용?

• 이 연산은 10억 번의 연산을 수행했을 때 0.3초와, 1.5초의 차이다.
• 기본형이든 래퍼 클래스든 이것을 1회로 환산하면 둘다 매우 빠르게 연산이 수행된다.
  • 0.3초 나누기 10억, 1.5초 나누기 10억이다.
• 일반적인 애플리케이션을 만드는 관점에서 보면 이런 부분을 최적화해도 사막의 모래알 하나 정도의 차이가 날 뿐이다.
• CPU 연산을 아주 많이 수행하는 특수한 경우이거나, 수만~ 수십만 이상 연속해서 연산을 수행해야 하는 경우라면 기본형을 사용해서 최적화를 고려하자.
• 그렇지 않은 일반적인 경우라면 코드를 유지보수하기 더 나은 것을 선택하면 된다.

유지보수 vs 최적화
유지보수 vs 최적화를 고려해야 하는 상황이라면 유지보수하기 좋은 코드를 먼저 고민해야 한다. 특히 최신 컴퓨터는 매
우 빠르기 때문에 메모리 상에서 발생하는 연산을 몇 번 줄인다고해도 실질적인 도움이 되지 않는 경우가 많다.

• 코드 변경 없이 성능 최적화를 하면 가장 좋겠지만, 성능 최적화는 대부분 단순함 보다는 복잡함을 요구하고, 더
  많은 코드들을 추가로 만들어야 한다. 최적화를 위해 유지보수 해야 하는 코드가 더 늘어나는 것이다. 그런데 진짜
  문제는 최적화를 한다고 했지만 전체 애플리케이션의 성능 관점에서 보면 불필요한 최적화를 할 가능성이 있다.
• 특히 웹 애플리케이션의 경우 메모리 안에서 발생하는 연산 하나보다 네트워크 호출 한 번이 많게는 수십만배 더
  오래 걸린다. 자바 메모리 내부에서 발생하는 연산을 수천번에서 한 번으로 줄이는 것 보다, 네트워크 호출 한 번
  을 더 줄이는 것이 더 효과적인 경우가 많다.
• 권장하는 방법은 개발 이후에 성능 테스트를 해보고 정말 문제가 되는 부분을 찾아서 최적화 하는 것이다.