Java 문법 정리 3일차 - 객체 지향

1. JVM 메모리 구조
   응용 프로그램이 실행되면, JVM은 시스템으로부터 프로그램을 수행하는데 필요한 메모리를 할당받는다.
   JVM은 이 메모리를 용도에 따라 여러 영역을 나누어 관리한다.
   3가지 중요 영역인 method area, call stack, heap 부분으로 나뉜다.

   1. 메서드 영역

      • 프로그램 실행 중 어떤 클래스가 사용되면 , JVM은 클래스 파일(.class)를 읽어서 분석하여 클래스에 대한 정보(클래스 데이터)
        를 이곳에 저장한다. 이때 그 클래스의 클래스 변수도 (class variables)도 이 영역에 저장된다.

   2. 힙

      • 인스턴스가 생성되는 공간이다. 프로그램 실행 중 생성되는 인스턴스는 모두 이곳에 생성된다.
        즉 인스턴스 변수들이 생성되는 공간이다.

   3. 호출스택(call stack, execution stack)

      • 호출 스택은 메서드의 작업에 필요한 메모리 공간을 제공한다. 메서드가 호출되면 호출스택에 호출된 메서드를 위한
        메모리가 할당되며 이 메모리는 메서드가 작업을 수행하는 동안 지역 변수(매개 변수)들과 연산의 중간 결과 등을 저장하는데 사용된다.
        그리고 메서드가 작업을 마치면 할당되었던 메모리공간은 반환되어 비워진다.

        • 특징
          1. 메서드가 호출되면 수행에 필요한 만큼의 메모리를 스택에 할당
          2. 메서드가 수행을 마치면 사용했던 메모리를 반환하고 스택에서 제거된다.
          3. 호출스택의 제일 위에 있는 메서드가 현재 실행 중인 메서드이다.
          4. 아래에 있는 메서드가 바로 위의 메서드를 호출한 메서드이다.

      • 주의할 점

        • 호출 스택의 메서드에 매개 변수로 기본형 변수를 입력하면 단순히 값을 복사하지만(read) 참조형 변수를
          입력하게 되면, 레퍼런스 변수의 인스턴스 주소를 복사하기 때문에 값을 변경하면 인스턴스의 값도 바뀐다.
          즉, read, write가 모두 가능하다. 배열도 레퍼런스 변수를 통해 데이터가 저장된 공간에 접근하므로 매개변수를 통해
          값을 바꿀 수 있다.

      • 메서드의 반환형으로 레퍼런스 변수가 올 수 있다.

        • 지역 변수로 만들어진 인스턴스라도 힙 영역에 저장되기 때문에 메서드가 호출 스택에서 사용 후 메모리를 반환해도 남아있다.
          따라서 레퍼런스 변수를 이어받으면 문제가 없다.

2. 클래스 메서드(static 메서드)와 인스턴스 메서드

   • static이 있다면 클래스 메서드이고 없다면 인스턴스 메서드이다.
   • 클래스 메서드는 클래스이름.메서드이름(매개변수) 식으로 호출이 가능하다.
   • 클래스 메서드는 인스턴스와 관계없이 사용되는 것들을 말한다.

   1. 클래스 설계 시에 맴버변수 중 모든 인스턴스에 공통으로 사용하는 것에 static을 붙인다.

      • 생성된 각 인스턴스는 서로 독립적이기 때문에 각 인스턴스의 변수( iv)는 서로 다른 값을 유지한다.
        그러나 모든 인스턴스에서 같은 값이 유지되어야 하는 변수는 static을 붙여서 클래스변수로 정의해야한다.

   2. 클래스 변수(static 변수)는 인스턴스를 생성하지 않아도 사용할 수 있다.

      • static이 붙은 클래스 변수는 클래스가 메모리에 올라갈 때 이미 자동적으로 생성되기 때문이다.

   3. 클래스 메서드(static 메서드)는 인스턴스 변수를 사용할 수 없다.

      • 인스턴스 변수가 존재한다는 것은 static변수가 이미 메모리에 존재한다는 것을 의미한다. 반면 static변수가 있을 때
        인스턴스를 필요하지 않으므로 인스턴스 변수를 호출하지 않도록 해야한다.

   4. 메서드 내에서 인스턴스 변수를 사용하지 않는다면, static을 붙이는 것을 고려한다.

      • 메서드 호출시간이 짧아지므로 성능이 향상된다. 인스턴스 메서드는 실행 시 호출되어야할 메서드를 찾는 과정이 추가적으로 필요하기 때문에 시간이 더 걸린다.

   5. 클래스 맴버와 인스턴스 맴버간의 참조와 호출
      같은 클래스에 속한 맴버들 간에는 별도의 인스턴스를 생성하지 않고도 서로 참조 또는 호출이 가능하다.
      단, 클래스 맴버가 인스턴스 맴버를 참조 또는 호출하고자 하는 경우에는 인스턴스를 생성해야 한다.

      그 이유는 인스턴스 맴버가 존재하는 시점에 클래스 맴버는 항상 존재하지만, 클래스맴버가 존재하는 시점에
      인스턴스 맴버가 존재하지 않을 수 있기 대문이다.

3. 오버로딩

   1. 한 클래스 내에 같은 이름의 메서드를 여러 개 정의하는 것을 메서드 오버로딩이라고 한다.
   2. 조건
      1. 메서드 이름이 같아야 한다.
      2. 매개변수의 개수 또는 타입이 달라야한다.
      3. 단, 주의!!!!!!!! 반환타입이 다른 것은 오버로딩에 영향을 주지 못한다.
   3. 장점
      • 하나의 메서드 이름으로 여러 개의 기능을 할 수 있어서, 메서드 이름 여러개를 외우지 않아도 된다.

4. 가변 인자(varargs)와 오버로딩

   • jdk 1.5부터 가변인자가 가능하다.
   • 타입... 변수명으로 사용한다.
   • c와 마찬가지로 제일 마지막에 사용해야 한다.

     public static void main(String[] args) {
       print("sew", "ew", "s1232");
     }
     public static void print(String... value){
       String target = "";
       for(String str : value){
           target += str;
           target += " ";
       }
       System.out.println("system out  : " + target);
     }

     다음과 같이 사용할 수 있다. 가변 배열 인자들은 배열로 표현할 수 있다.

5. 생성자

   1. 생성자는 인스턴스가 생성될 대 호출되는 인스턴스 초기화 메서드이다.

   2. 조건

      1. 생성자는 클래스 이름과 메서드 이름이 같아야 한다.
      2. 반환값이 없어야 한다.
      3. 오버로딩이 가능하다.

   3. 자바 컴파일러에서는 생성자가 하나도 없다면 자동적으로 기본 생성자를 추가해준다. 단, 하나라도 있다면
      기본 생성자는 추가하지 않는다.

   4. 생성자에서 다른 생성자 호출하기 - this(), this
      같은 클래스의 맴버들 간에 서로 호출할 수 있는 것처럼 생성자 간에도 서로 호출이 가능하다.
      단 다음의 두가지 조건을 만족해야 한다.

      1. 생성자의 이름으로 클래스이름 대신 this를 사용한다.

      2. 한 생성자에서 다른 생성자를 호출할 때는 반드시 첫 줄에서만 호출이 가능하다.

         Car(int speed){
          this.speed = speed;
         }
         Car(int speed, String name){
          this(speed); // Car(speed) 라고 호출해서는 안된다. 또한 두 번째 줄에서 생성자를 호출해서는 안된다.
          this.name = name;
         }

         생성자 이름 대신 this를 사용해야만 한다.

   5. this

      • this는 참조변수로 인스턴스 자신을 가리킨다. 참조변수를 톨해 인스턴스의 맴버에 접근할 수 있는 것처럼 this로 인스턴스변수에 접근할 수 있다.
        단, this를 사용할 수 있는 것은 인스턴스 맴버 뿐이다. static메서드(클래스 메서드)에서는 인스턴스 맴버들을 사용할 수 없는 것처럼
        this역시 사용할 수 없다. 왜냐하면 static메서드는 인스턴스를 생성하지 않고도 호출될 수 잇으므로 static메서드가 호출된 시점에 인스턴스가 존재하지 않을 수 있기 때문이다.

      • 모든 인스턴스 메서드에 지역변수로 숨겨진 채로 존재한다.

6. 변수의 초기화

   • 맴버 변수는 초기화를 하지않아도 자동으로 변수의 자료형에 맞게 기본값으로 초기화한다.

   • 그러나 지역변수는 사용하기 전에 반드시 초기화해야 한다.

   • 맴버변수(클래스변수와 인스턴스 변수)와 배열의 초기화는 선택적이지만, 지역변수의 초기화는 필수적이다.

   • 타입의 기본값

     1. boolean : false
     2. char : '\u0000'
     3. byte, int, short : 0
     4. long : 0L
     5. float : 0.0f
     6. double : 0.0d 또는 0.0
     7. 참조형 변수 : null

   • 맴버 변수 초기화 방법

     1. 명시적 초기화 (그냥 public int value = 2;) 이렇게 처리

     2. 생성자 사용 ( 생성자를 사용하여 맴버 변수를 초기화)

     3. 초기화 블럭 사용(initialization block)

        • 인스턴스와 클래스의 맴버 변수에 모두 사용이 가능하며, 생성자보다 먼저 호출된다는 특징이 있다.

          static {     }// 클래스 맴버 변수 초기화 블럭
          {    } // 인스턴스 변수 초기화 블럭 

          다음과 같이 초기화 블럭을 사용할 수 있다.
          언제 사용할 수 있을까??
          가장 좋은 사용 방법은 두 오버로딩된 생성자에서 중복된 코드가 있다면 이 부분을 초기화 블럭에 두는 것이다.

          public class Car{
            public int value;
            public String name;
            public String time;
          
            Car(){
                value = 0;
                name = "gyu";
            }
            Car(int speed){
                value = 0;
                this.speed = speed; 
            }
          } 

          에서 다음과 같이 변경이 가능하다.

          public class Car{
            public int value;
            public String name;
            public String time;
            {
                value = 0;
            }
            Car(){
                name = "gyu";
            }
            Car(int speed){
                value = 0;
                this.speed = speed; 
            }
          } 

          이렇게 사용하여 코드의 중복을 없애는 것이다.
          클래스 초기화 블럭은 클래스가 메모리에 로딩될 때 가장 먼저 실행되어 단 한번만 호출된다.

     • 맴버변수의 초기화 시기와 순서

       • 클래스 변수의 초기화순서 : 기본값 -> 명시적 초기화 -> 클래스 초기화 블럭
       • 인스턴스 변수의 초기화 순서 : 기본값 -> 명시적 초기화 -> 인스턴스 초기화 블럭 -> 생성자
         즉, 명시적 초기화가 가장 먼저이고, 초기화 블럭다음, 생성자이다.

     • 굳이 명시적 초기화를 사용하지 않고, 초기화 블럭을 사용하는 이유는, 초기화 블럭에서는 if문 for문 연산도 가능하고
       프로그래밍 코드를 적을 수 있기 때문이다. 즉 count++ 같은 것들이 가능하기 때문이다.