참조 타입

데이터 타입 분류

기본 타입
- 정수 타입
- 실수 타입
- 논리 타입
참조 타입
- 배열 타입
- 열거 타입
- 클래스
- 인터페이스
기본 타입과 참조 타입의 차이점: 저장되는 값이 무엇인지
- 기본 타입: 실제 값을 변수 안에 저장
- 참조 타입: 배열, 열거, 클래스, 인터페이스를 이용해서 선언된 변수는 메모리의 번지를 값으로 갖는다.
변수는 스택 영역에 생성되고 객체는 힙 영역에 생성된다. 스택 영역에 있는 참조 타입의 변수는 힙 영역의 실제 객체를 가리킨다.

메모리 사용 영역

JVM은 운영체제엇 할당 받은 메모리 영역(Runtime Data Area)을 메소드 영역, 힙 영역, 스택 영역으로 구분해서 사용한다.

Method Area

코드에서 사용되는 클래스(~.class)들을 클래스 로더로 읽어 클래스 별로 런타임 상수풀(runtime constant pool), 필드(field) 데이터, 메소드(method) 데이터, 메소드 코드, 생성자(constructor)코드 등을 분류해서 저장한다.
메소드 영역은 JVM이 시작될 때 생성되고 모든 스레드가 공유하는 영역이다.
메소드 코드, 상수, 열거 상수는 정적(메소드) 영역에 생성된다.

Heap

힙(Heap) 영역: 객체와 배열이 생성되는 영역이다. 힙 영역에 생성된 객체와 배열은 JVM 스택 영역의 변수나 다른 객체의 필드에서 참조한다.
Garbage: 참조하는 변수가 필드가 없다면 의미 없는 객체가 된다.
Garbage Collector: JVM은 GC를 동작시켜 가비지를 힙 영역에서 자동으로 제거한다. 자바에서는 가비지를 제거하기 위해 별도 코드를 작성할 필요도 없고, 할 수도 없다.

JVM Stack

각 스레드마다 하나씩 존재하며 스레드가 시작될 때 할당된다.
- 추가적으로 스레드를 생성하지 않았다면 main 스레드만 존재하므로 JVM 스텍도 하나이다.
메소드를 호출할 때마다 프레임을 추가(push)하고 메소드가 종료되면 해당 프레임을 제거(pop)한다.
예외 발생 시 printStackTrace()메소드로 보여주는 Stack Trace의 각 라인은 하나의 프레임을 표현한다.
프레임 내부에는 로컬 변수 스택이 있다. 변수가 추가(push)되거나 제거(pop)된다. 변수는 초기화가 될 때 이 영역에 생성된다.
변수는 선언된 블록 안에서만 스택에 존재하고 블록을 벗어나면 스택에서 제거된다.

char v1 = 'A'; //stack: v1

if (v1 == 'A'){
    int v2 = 100;
    double v3 = 3.14; //stack: v3 v2 v1
}
//stack: v1

boolean v4 = true; //stack: v4 v1

참조 타입 변수는 값이 아니라 힙 영역이나 메소드 영역의 객체 주소를 가진다.

참조 변수의 ==, != 연산

참조타입 변수 간의 ==, != 연사는 동일한 객체를 참조하는지, 다른 객체를 참조하는 지 알아볼 때 사용된다. 즉 동일한 주소값을 갖고 있는지, 다른 주소값을 갖고 있는지를 알아본다.

null과 NullPointerException

참조 타입 변수는 힙 영역의 객체를 참조하지 않는다는 뜻으로 null 값을 가질 수 있다.
null로 초기화된 참조 변수는 스택 영역에 생성된다.
refVar == null, refVar != null로 확인 가능
NullPointer Exception
- 참조변수를 사용하면서 가장 많이 발생하는 예외 중 하나
- 참조 타입 변수가 null가지고 있을 경우, 사용할 수 없다.
- 참조 타입 변수를 사용한다는 것은 곧 객체를 사용하는 것을 의미하는데, 참조할 객체가 없으므로 사용할 수가 없는 것이다.

int[] intArray = null;
intArray[0] = 10; //NullPointerException

String str = null;
System.out.println("총 문자 수: " + str.length()); // NullPointerException

프로그램 실행 도중 NullPointerException이 발생하면, 예외가 발생된 곳에서 객체를 참조하지 않은 상태로 참조 타입 변수를 사용하고 있다는 뜻이다.

배열 타입

배열이란?

같은 타입의 데이터를 연속된 공간에 나열시키고, 각 데이터에 인덱스(index)를 부여해 놓은 자료구조
한 번 생성된 배열은 길이를 늘리거나 줄일 수 없다.
선언 방법: 타입[] 변수. 타입 변수[]

값 목록으로 배열 생성

배열 변수를 미리 선언한 후에 다른 실행문에서 중괄호를 사용해 배열을 생성할 수 없다.
따라서 배열 변수를 미리 선언한 후 값 목록들이 나중에 결정되는 상황이라면 new 연산자를 사용해서 값 목록을 지정해준다.

타입[] 변수;
변수 = { 값0, 값1, 값2 }; //컴파일 에러

변수 = new 타입[] { 값0, 값1, 값2 }; // OK!

메소드의 매개값이 배열일 경우에도 마찬가지로 new 연산자를 사용하여 사용한다.

public class ArrayCreateByValueListExample2 {
  public static void main(String[] args) {
    int[] scores;
    int sum = add(new int[] {83, 90, 87});
    System.out.println("총합: " + sum);
  }

  public static int add(int[] scores) {
    int sum = 0;
    for (int score : scores)
      sum += score;
    return sum;
  }
}

new 연산자로 배열 생성

new 연산자로 배열을 처음 생성할 경우, 배열은 자동적으로 기본값으로 초기화된다.
배열의 초기값

분류	데이터 타입	초기값
기본 타입 (정수)	byte[] char[] short[] int[] long[]	0 ‘\u0000’ 0 0 0L
기본 타입 (실수)	float[] double[]	0.0F 0.0
기본 타입 (논리)	boolean[]	false
참조 타입	클래스[] 인터페이스[]	null null

배열 길이

코드에서 배열의 길이를 얻으려면 배열 객체의 length 필드를 읽으면 된다.
length 필드는 읽기 전용 필드이므로 값을 바꿀 수 없다.
length필드는 for 문을 사용해서 배열 전체를 루핑할 때 유용하다.

커맨드 라인 입력

“java 클래스”로 프로그램을 실행하면 JVM은 길이가 0인 String 배열을 먼저 생성하고 main() 메서드를 호출할 때 매개값으로 전달한다.

java 클래스 문자열0 문자열1 문자열2 문자열3

String[] args = { 문자열0, 문자열1, 문자열2, 문자열3 }; 

public static void main(String[] args) {} //main() 메소드 호출 시 매개값으로 전달

main() 메소드는 String[] args 매개 변수를 통해서 커맨드 라인에서 입력된 데이터의 수(배열의 길이)와 입력된 데이터(배열의 항목 값)을 알게 된다.

public class MainStringArrayArgument {
  public static void main(String[] args) {
    if (args.length != 2) {
      System.out.println("프로그램의 사용법");
      System.out.println("java MainStringArrayArgument num1 num2");
      System.exit(0);
    }

    String strNum1 = args[0];
    String strNum2 = args[1];

    int num1 = Integer.parseInt(strNum1);
    int num2 = Integer.parseInt(strNum2);

    int result = num1 + num2;
    System.out.println(num1 + "+" + num2 + "=" + result);
  }
}

int 변수 = Integer.parseInt("정수로 변환 가능한 문자열");
// 정수로 변환할 수 없는 문자열이 주어졌을 경우 NumberFormatException

다차원 배열

값들이 행과 열로 구성된 배열을 2차원 배열이라고 한다.

int[][] scores = new int[2][3];

scores.length; //2
scores[0].length; //3
scores[1].length; //3

이 코드는 세 개의 배열 객체를 생성한다
- 길이 2인 배열객체: 다른 2개의 객체의 주소 저장
- 길이 3인 배열객체 2개
자바는 일차원 배열이 서로 연결된 구조로 다차원 배열을 구현한다.
행렬 구조가 아닌 계단식 구조를 가질 수 있다.

int[][] scores = new int[2][];
scores[0] = new int[2];
scroes[1] = new int[3];

scores.length; //2
scores[0].length; //2
scores[1].length; //3

그룹화된 값 목록을 가지고 있다면 중괄호 안에 중괄호를 사용해서 값 목록을 나열한다.

타입[][] 변수 = { {값1, 값2}, {값1, 값2} };

public class ArraysInArrayExample {
  public static void main(String[] args) {
    int[][] mathScores = new int[2][3];
    for (int i = 0; i < mathScores.length; i++) {
      for (int k = 0; k < mathScores[i].length; k++) {
        System.out.println("mathScores[" + i + "]" + "[" + k + "]" + " = " + mathScores[i][k]);
      }
    }
    System.out.println();

    int[][] englishScores = new int[2][];
    englishScores[0] = new int[2];
    englishScores[1] = new int[3];

    for (int i = 0; i < englishScores.length; i++) {
      for (int k = 0; k < englishScores[i].length; k++) {
        System.out.println("englishScores[" + i + "]" + "[" + k + "] = " + englishScores[i][k]);
      }
    }
    System.out.println();

    int[][] javaScores = { {95, 80}, {92, 96, 80} };
    for (int i = 0; i < javaScores.length; i++) {
      for (int k = 0; k < javaScores[i].length; k++) {
        System.out.println("javaScores[" + i + "]" + "[" + k + "] = " + javaScores[i][k]);
      }
    }
    System.out.println();
  }
}

//결과
mathScores[0][0] = 0
mathScores[0][1] = 0
mathScores[0][2] = 0
mathScores[1][0] = 0
mathScores[1][1] = 0
mathScores[1][2] = 0

englishScores[0][0] = 0
englishScores[0][1] = 0
englishScores[1][0] = 0
englishScores[1][1] = 0
englishScores[1][2] = 0

javaScores[0][0] = 95
javaScores[0][1] = 80
javaScores[1][0] = 92
javaScores[1][1] = 96

객체를 참조하는 배열

배열 복사

for문 사용

public class ArrayCopyByForExample {
  public static void main(String[] args) {
    int[] oldIntArray = {1, 2, 3};
    int[] newIntArray = new int[5];

    for (int i = 0; i < oldIntArray.length; i++)
      newIntArray[i] = oldIntArray[i];
  }
}

System.arraycopy() 사용

System.arraycopy(Object src, int srcPros, Object dest, int destPos, int length);

src:원본배열, srcPos: 원본배열에서 복사할 항목의 시작 인덱스, dest: 새 배열, destPos: 새 배열에서 붙여넣을 시작 인덱스, length: 복사할 개수
arr1의 모든 항목을 arr2에 복사할 때

System.arraycopy(arr1, 0, arr2, 0, arr1.length)

참조 타입 배열의 경우, 배열 복사가 되면 복사되는 값이 객체의 번지이므로 새 배열의 항목은 이전 배열의 항목이 참조하는 객체와 동일하다. 이것을 shallow copy라고 한다.
반대로 deep copy는 참조하는 객체도 별도로 생성하는 것을 말한다.

향상된 for문

for ( (2)타입변수 : (1)배열 ) { (3)실행문 }

(1)배열에서 가져올 첫 번째 값이 존재하는 지 평가한다.
가져올 값이 존재하면 해당 값을 (2)변수에 저장한다.
(3)실행문을 실행한다.
블록 내부의 실행문이 모두 실행되면 다시 루프를 돌아 배열에서 가져올 다음 값이 존재하는지 평가한다.
값이 존재하면 2 -> 3 -> 1로 다시 진행하고, 가져올 다음 항목이 없으면 for문은 종료된다.

해당 값을 변수에 저장하는 것이다. 따라서 기본 타입의 배열이라면 변수에 값을 할당해서 배열의 값을 바꿀 수 없다.

열거 타입

데이터 중에는 몇 가지로 한정된 값만 갖는 경우가 있다. (요일/계절 데이터)
한정된 값만을 갖는 데이터 타입이 열거 타입(enumeration type)이다.
열거 타입은 몇 개의 열거 상수(enumeration constant) 중에서 하나의 상수를 저장하는 데이터타입이다.

열거 타입 선언

열거 타입 이름은 파스칼 케이스(Week, MemberGrade..)로 작성한다.

public enum 열거타입이름 { ... }

열거 상수는 열거 타입의 값으로 사용되는데, 모두 대문자로 작성한다.
열거 상수가 여러 단어로 구성될 경우 단어 사이를 밑줄(_)로 연결한다.

public enum Week { MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY, THURSDAY, FRIDAY ... }
public enum LoginResult { LOGIN_SUCESS, LOGIN_FAILED }

열거 타입 변수

열거 상수는 단독으로 사용할 수 없고 반드시 열거타입.열거상수로 사용된다.
참조 타입이기 때문에 열거 타입 변수는 null을 저장할 수 있다.

열거타입 변수; //선언
열거타입 변수 = 열거타입.열거상수; //저장

Week reservationDay;
Week today = Week.SUNDAY;
Week birthday = null;

참조 타입 변수는 객체를 참조하는 변수라고 알고 있는데, 그렇다면 열거 상수도 객체일까? 그렇다. 열거 상수는 열거 객체로 생성된다. 열거 타입 Week의 경우 MONDAY부터 SUNDAY까지의 열거 상수는 총 7개의 Week 객체로 생성된다. 그리고 메소드 영역에 생성된 열거 상수가 해당 Week 객체를 각각 참조하게 된다.

Week today = Week.SUNDAY;
today == Week.SUNDAY; // true. 같은 객체를 참조한다.

위의 코드의 경우 열거 타입 변수 today는 스택 영역에 생성된다. today에 저장되는 값은 Week.SUNDAY 열거 상수가 참조하는 객체의 번지이다. 따라서 열거 상수 Week.SUNDAY와 today 변수는 서로 값은 Week 객체를 참조하게 된다.

Week week1 = Week.SATURDAY;
Week week2 = Week.SATURDAY;
week1 == week2; // true. 같은 객체를 참조한다.

자바는 컴퓨터의 날짜, 요일, 시간을 프로그램에서 사용할 수 있도록 하기 위해 Date, Calendar, LocalDateTime 등의 클래스를 제공한다.

Calendar now = Calendar.getInstance(); // 

int year = now.get(Calendar.YEAR); //년
int month = now.get(Calendar.MONTH); //월(1~12)
int week = now.get(Calendar.DAY_OF_MONTH); //일
int hour = now.get(Calendar.DAY_OF_WEEK); //요일(1~7)
int minute = now.get(Calendar.DAY_OF_HOUR); //시간
int minute = now.get(Calendar.DAY_OF_MINUTE); //분
int minute = now.get(Calendar.DAY_OF_SECOND); //초

public class enumWeekExample {
  public static void main(String[] args) {
    Week today = null;

    Calendar cal = Calendar.getInstance();
    int week = cal.get(Calendar.DAY_OF_WEEK);

    switch (week) {
      case 1:
        today = Week.SUNDAY;
        break;
      case 2:
        today = Week.MONDAY;
        break;
      case 3:
        today = Week.TUESDAY;
        break;
      case 4:
        today = Week.WEDNESDAY;
        break;
      case 5:
        today = Week.THURSDAY;
        break;
      case 6:
        today = Week.FRIDAY;
        break;
      case 7:
        today = Week.SATURDAY;
        break;
    }
    System.out.println("오늘 요일: " + today);

    if (today == Week.SUNDAY) {
      System.out.println("일요일에는 축구를 합니다.");
    } else {
      System.out.println("열심히 자바 공부를 합니다.");
    }
  }
}

열거 객체의 메소드

열거 객체는 열거 상수의 문자열을 내부 데이터로 가지고 있다.
모든 열거 타입은 컴파일 시 java.lang.Enum 클래스를 상속하게 되어 있기 때문에 열거 객체에서 java.lang.Enum 클래스의 메소드를 사용할 수 있다.

name()

열거 객체가 가지고 있는 문자열을 리턴한다. 리턴되는 문자열은 열거 타입을 정의할 때 사용한 상수 이름과 동일하다.

Week today = Week.SUNDAY;
String name = today.name();

ordinal()

전체 열거 객체 중 몇 번째 열거 객체인지 알려준다.
열거 객체의 순번은 열거 타입을 정의할 때 주어진 순번을 말하는데, 0부터 시작한다.

Week today = Week.SUNDAY;
int ordinal = today.ordinal(); //6

compareTo()

매개값으로 주어진 열거 객체를 기준으로 전후로 몇 번째 위치하는 지 비교
열거 객체가 매개값의 열거 객체보다 순번이 빠르다면 음수, 늦다면 양수 리턴
즉 상대적 위치를 리턴한다.

Week day1 = Week.MONDAY;
Week day2 = Week.WEDNESDAY;
int result1 = day1.comparedTo(day2); //-2
int result2 = day2.comparedTo(day1); //2

valueOf()

매개값으로 주어지는 문자열과 동일한 문자열을 가지는 열거 객체를 리턴한다.
외부로부터 문자열을 입력받아 열거 객체로 변환할 때 유용하게 사용할 수 있다.

Week weekDay = Week.valueOf("SATURDAY"); 
//weekDay 변수는 Week.SATURDAY 열거 객체를 참조하게 된다.

values()

열거 타입의 모든 열거 객체들을 배열로 만들어 리턴한다.

Week[] days = Week.values();
for(Week day : days) {
    System.out.println(day);
}

확인 문제

7번: 배열의 항목에서 최대값 구하기

public class Exercise07 {
  public static void main(String[] args) {
    int max = 0;
    int[] array = {1, 5, 3, 8, 2};
    for (int i = 0; i < array.length; i++) {
      if (max < array[i])
        max = array[i];
    }
    System.out.println("max: " + max);
  }
}

8번: 다차원 배열 전체 항목의 합과 평균값 구하기

public class Exercise08 {
  public static void main(String[] args) {
    int[][] array = { {95, 86}, {83, 92, 96}, {78, 83, 93, 87, 88} };

    int sum = 0;
    double avg = 0.0;
    int count = 0;

    for (int i = 0; i < array.length; i++) {
      for (int k = 0; k < array[i].length; k++) {
        sum += array[i][k];
        count++;
      }
    }
    avg = sum / (double) count;

    System.out.println("sum: " + sum);
    System.out.println("avg: " + avg);
  }
}

9번 키보드로 학생 수와 각 학생드르이 점수를 입력받아서, 최고 점수 및 평균 점수를 구하는 프로그램

public class Exercise09 {
  public static void main(String[] args) {
    boolean run = true;
    int studentNum = 0;
    int[] scores = null;
    Scanner scanner = new Scanner(System.in);

    while (run) {
      System.out.println("-------------------");
      System.out.println("1.학생수 | 2.점수입력 | 3.점수리스트 | 4.분석 | 5.종료");
      System.out.println("-------------------");
      System.out.print("선택> ");

      int selectNo = scanner.nextInt();

      if (selectNo == 1) {
        System.out.print("학생수> ");
        studentNum = scanner.nextInt();
        scores = new int[studentNum];
      } else if (selectNo == 2) {
        for (int i = 0; i < scores.length; i++) {
          System.out.print("scores[" + i + "]> ");
          scores[i] = scanner.nextInt();
        }
      } else if (selectNo == 3) {
        for (int i = 0; i < scores.length; i++)
          System.out.println("scores[" + i + "]> " + scores[i]);
      } else if (selectNo == 4) {
        int max = 0;
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < scores.length; i++) {
          if (max < scores[i])
            max = scores[i];
          sum += scores[i];
        }
        System.out.println("최고 점수: " + max);
        System.out.println("평균 점수: " + sum / (double) scores.length);

      } else if (selectNo == 5) {
        run = false;
      }
    }
    System.out.println("프로그램 종료");
    scanner.close();
  }
}

:coffee: [Java] 이것이 자바다 #5: 참조 타입

참조 타입

데이터 타입 분류

메모리 사용 영역

Method Area

Heap

JVM Stack

참조 변수의 ==, != 연산

null과 NullPointerException

배열 타입

배열이란?

값 목록으로 배열 생성

new 연산자로 배열 생성

배열 길이

커맨드 라인 입력

다차원 배열

객체를 참조하는 배열

배열 복사

for문 사용

System.arraycopy() 사용

향상된 for문

열거 타입

열거 타입 선언

열거 타입 변수

열거 객체의 메소드

name()

ordinal()

compareTo()

valueOf()

values()

확인 문제

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:coffee: [Java] 이것이 자바다 #5: 참조 타입

참조 타입

데이터 타입 분류

메모리 사용 영역

Method Area

Heap

JVM Stack

참조 변수의 ==, != 연산

null과 NullPointerException

배열 타입

배열이란?

값 목록으로 배열 생성

new 연산자로 배열 생성

배열 길이

커맨드 라인 입력

다차원 배열

객체를 참조하는 배열

배열 복사

for문 사용

System.arraycopy() 사용

향상된 for문

열거 타입

열거 타입 선언

열거 타입 변수

열거 객체의 메소드

name()

ordinal()

compareTo()

valueOf()

values()

확인 문제

Further Reading

:coffee: [Java] 이것이 자바다 #2: 변수와 타입

:coffee: [Java] 이것이 자바다 #3: 연산자

:coffee: [Java] LinkedList 구현하기

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