230123~230128 WIL

1. 객체 지향 프로그램

 1)객체지향(Object Oriented Programming) 이란?

• 객체 지향의 정의 : 실제 세계를 리모델링하여 소프트웨어를 개발하는 방법, 데이터와 절차를 묶어서 생각

 2)객체지향의 특성

1. 캡슐화 : 관련된 데이터와 알고리즘이 하나의 묶음으로 정리된 것
2. 상속 : 이미 작성된 클래스를 이어 받아 새로운 클래스를 만드는 것, 같은 내용을 생략하는 것으로 큰 장점
3. 다형성 : 하나의 이름으로 많은 상황을 대처하는 방법 ex)동일한 작업을 수행하는 함수들을 똑같은 이름으로 부여

 3) 장점

• 코드의 재활용성이 높음
• 절차지향보다 간편함
• 디버깅이 쉬움

2. JVM 이해하기

• JDK : Java Development Kit / 자바 개발 도구
• JRE : Java Runtime Environment / 자바 실행 환경
• JVM : Java Virtual Machine / 자바 가상 기계

 1)Java의 호환성

• Java는 소스파일 하나만 작성하면 어디든 사용이 가능하다.(Write once Use Anywhere)
• 반대로 C언어는 "하나의 소스파일을 각 기계에 맞는 목적파일로 만들어 어디든 사용 가능하다.
• 결론적으로 자바는 운영체제에 구애받지 않고 개발할 수 있다.
• Java의 목적파일은 반기계어인 *바이트코드(.class)인데 이는 운영체제가 아니라 JVM에서 사용
• 소스코드를 바이트 코드로 *컴파일 해주는게 자바 컴파일러(javac)

*바이트코드 : 고급 언어로 작성된 소스 코드를 가상머신이 이해할 수 있는 중간 코드로 컴파일 한것

*컴파일(build라고도함) : 주어진 언어로 장성된 프로그램을 다른 언어의 동등한 프로그램으로 변환하는 프로세스

 

2)Java의 실행 과정

1. 개발자가 자바 소스파일(.java)을 작성
2. JDK가 제공하는 javac을 이용해 소스파일로 컴파일
3. JVM의 Class Loader는 바이트 코드르(.class)를 전달 받아 동적 로딩을 통해 실행에 필요한 클래스를 로딩하여 JVM 내부 Runtim Data Area에 로드합니다.
4. JVM의 Execution(실행)에 의해 기계어로 해석되어 실행된다.

 ㄱ. Class Loader

• 프로그램 상의 작성한 모든 클래스, 변수 및 메서드의 정보를 Method Area에 배치
• JVM 내부에 바이트 코드를 로드하고 링크를 통해 배치하는 작업을 수행하는 모듈
• 실행될 때 *동적(dynamic)으로 클래스를 로드하고, jar 파일에 저장된 클래스들을 JVM에 로드
• static(정적) 변수와 메서드는 Heap Area에 배치

*동적 : 그때 그때 생성하고 어떤 행위에 따라 a를 생성할수도 b를 생성할수도 있다. 유동적이며, 변경가능하다.

* 정적 : 내가 생성한게 아닌 이미 생성된것, 고정적이며 불변하다

ㄴ. Execution(실행 엔진)

• Interpreter는 바이트 코드를 한줄 씩 읽고 번역해 느리다는 단점이 존재
• 이를 보완하고자 JIT 컴파일러가 나왔다. Interpreter방식으로 실행하다가 적당한 시점에서 바이트 코드 전체를 컴파일하여 캐싱한다.
• 캐싱한 코드들은 Interpreter를 통해 실행되는 것이 아니라 바로 실행되어 실행 속도가 매우 빠르다.
• Garbage Collector는 사용되지 않는 메모리를 추적하여 비워주는 기능을 한다.
• static(정적) 변수와 메서드는 Heap Area에 배치

*Cashing : 예를 들면,속도가 느린 디스크의 속도를  속도가 빠른 메모리로 가져와 메모리상에서 쓰고 읽는 작업

3)Compile 언어와 Interpreter 언어

 ㄱ. Compile 언어

• 소스파일 전체를 컴파일 후 기계어를 CPU와 메모리를 통해 읽어서 바로 실행하는 방식으로 동작되는 언어
• 종류 : C, C++, Java, C# 등
• - 소스파일의 크기가 크면 컴파일 과정이 오래 걸릴 수 있다.
• - 컴파일이 된 후에 기계어로 바로 실행되기 때문에 속도가 빠르다.
• - Java는 javac에 의해 바이트코드로 컴파일 된 후 JVM에서 인터프리터로 실행된다. 따라서 Compile언어와 Interpreter언어의 특징을 동시에 가진다.

*동적 : 그때 그때 생성하고 어떤 행위에 따라 a를 생성할수도 b를 생성할수도 있다. 유동적이며, 변경가능하다.

* 정적 : 내가 생성한게 아닌 이미 생성된것, 고정적이며 불변하다

ㄴ. Interpreter 언어

• 소스파일을 한줄 씩 번역하면서 실행되는 방식으로 동작하는 언어
• Interpreter : 소스 코드를 바로 번역하여 실행하는 프로그램 또는 환경
• 종류 : Javascript, Ruby, Python
• - 컴파일 언어 처럼 별도의 목적파일이 존재하지 않음
• - 컴파일 과정이 없이 실행되어 수정 및 디버깅 시 편하다
• - Interpreter만 존배한다면 어디서든 실행이 가능하여 자유롭고 독립적이다
• - 실시간으로 번역해야해서 실행 속도가 느리다.

*목적파일 : 컴파일러가 소스코드 파일을 컴파일해서 생성하는 파일, ex)java에서 .class 파일

4)JVM(java 프로그램이 실행되는 가상 컴퓨터)

 ㄱ. 전 처리 과정(Preprocessing)

• JRE는 프로그램을 실행하기전에 프로그램에 메인 메서드 포함을 확인하고 존재한다면 JVM을 부팅
• 부팅된 JVM은 받은 코드를 실행시키는데 이때 가장 먼저 하는 일이 전 처리 라고 한다.
• 전처리 과정

1. Java의 모든 프로그램은 java.lang패키지를 포함함으로 JRE는 해당 패키지를 Method Area에 배치
2. 프로그램이 사용되기 위해 import한 패키지들도 Method Area에 배치
3. 프로그램 상의 작성한 모든 클래스, 변수 및 메서드의 정보를 Method Area에 배치
4. Static 변수와 메서드는 Heap Area에 배치

ㄴ. Runtime Data Areas

• 컴퓨터에서 메모리 같은 역할을 수행하는 영역, 실행하여 발생하는 데이터를 저장하는 역할을 하며, 데이터의 속성에 따라 영역이 분리되어 있음.
• Interpreter : 소스 코드를 바로 번역하여 실행하는 프로그램 또는 환경
• 종류 : Javascript, Ruby, Python
• - 컴파일 언어 처럼 별도의 목적파일이 존재하지 않음
• - 컴파일 과정이 없이 실행되어 수정 및 디버깅 시 편하다
• - Interpreter만 존배한다면 어디서든 실행이 가능하여 자유롭고 독립적이다
• - 실시간으로 번역해야해서 실행 속도가 느리다.

*목적파일 : 컴파일러가 소스코드 파일을 컴파일해서 생성하는 파일, ex)java에서 .class 파일

 

4)Runtime Data Areas

• 컴퓨터에서 메모리 같은 역할을 수행하는 영역, 실행하여 발생하는 데이터를 저장하는 역할을 하며, 데이터의 속성에 따라 영역이 분리되어 있음.

 ㄱ. PC Register

• 스레드가 시작될 때 마다 생성되는 공간으로, 스레드마다 하나씩 존재
• 쓰레드가 실행할 명렁들을 기록하는 부분으로 현재 수행하는 JVM의 명력 주소를 가지고 있다.

ㄴ. Native Method Stack

• 컴파일되어 생성된 바이트 코드가 아닌 실제 실행할 수 있는 기계어로 작성된 프로그램을 실행시키는 영역
• 자바 외 언어(C, C++, 어셈블리 등)로 작성된 코드 실행 시, Native Method Stack이 할당 되며, 일반적인 C스택 사용
• Java Native Interface를 통해 바이트 코드로 전환하여 저장됩니다.
• 일반 프로그램처럼 커널이 스택을 잡아 독자적으로 프로그램을 실행시키는 영역입니다.

*커널 : 하드웨어와 소프트웨어 사이에서 인터페이스를 제공하고, 컴퓨터 자원들을 관리하는 역할을 한다.

5)Method Area

• 클래스 정보를 처음 메모리 공간에 올릴 때 초기화 되는 대상을 저장하기 위한 공간
• 클래스 타입, 변수 및 메서드 등의 정보를 가지고 있으며 모든 Thread가 공유
• Runtime Constant Pool : 상수 자료형을 자정하여 참조하고 중복을 박는 역할을 수행

ㄱ. Heap Area

• 객체(인스턴스)가 생성되는 영역, 프로그램 실행중 생성되는 모든 객체는 이곳에 생성된다.

   특징1)Permenet Generation

• 생성된 객체들의 정보의 주소값이 저장되는 공간
• 클래스 로더에 의해 로드되는 Class, Method 등에 대한 Meta 정보가 저장되는 영역이고 JVM에 의해 사용됨
• *Reflection을 사용하여 동적으로 클래스가 로등되는 경우에 사용
• Java 8 이전에는 Permanent Generation 이 Heap 내부에 존재 했지만 8 이후 제거되고 Method Area 즉, Metaspace 라 불리우며 Heap이 아닌 Native 메모리 영역에 저장됩니다. 이전에 제한된 메모리 크기 때문에 발생했던 한계점을 극복하기 위해 변경되었습니다.

*Reflection(반사) : 실행중인 자바프로그램 내부를 검사하고 내부 속성을 수정할 수 있도록 해준다.

   특징2)New/Young Generation

• Eden : 객체들이 최초로 생성되는 공간
• Survivor 0,1 : Eden에서 참조되는 객체들이 저장되는 공간
• 생명 주기가 짧은 객체를 Garbage Collector의 대상으로 하는 영역
• Eden 영역에서 객체가 가득 차면 Garbage Collector에 의해 Eden 영역에 있는 값들을 Survivor 1영역에 복사하고 이 영역을 제외한 나머지 객체를 삭제

   특징3)Tenured GenerationEden : 객체들이 최초로 생성되는 공간

• Old : 이곳의 객체들은 Garbage Collector에 의해 삭제된다.
• New/Young Generation에서 일정시간 참조되고 있고 살아남은 객체들이 저장되는 공간
• 생명 주기가 긴 객체를 Garbage Collector의 대상으로 하는 영역이다.

6)Stack Area

• 실행 과정에서 임시로 할당이 되었다가 메서드를 빠져나가면 바로 소멸되는 특성의 데이터를 저장하기 위한 영역
• 실행되는 메서드 및 중괄호 블록(if 문 등)에 대한 데이터가 저장되는 영역
• 가장 처음 실행되는 메서드(main())가 첫 번째로 메모리에 올라가고 그 다음에 실행되는 메서드들이 위에 쌓임
• 쌓이는 메서드의 단위를 스택 프레임이라고 한다.
• 가장 큰 특징은 멀티 스레드 환경에서 각 스레드가 고유의 스택 영역을 가진다는 점이다.

      

3. 이번 주 발자취 요약

1)객체지향의 특징 

ㄱ. 상속: 기존의 클래스로 새로운 클래스를 작성하며 extends를 이용해 상속 받는다.

ㄴ. overriding : 상속받는 메서드를 자신에 맞게 변경

ㄷ. super & super() :

this기능의 반대라고 볼수 있으며 조상의 멤버와 자신을 구분할 때 사용

ㄹ. 제어자 : static, final, abstract 등이 있다.

ㅁ. 접근 제어자 : 공유 범위에 따라 public, protected, default, private 가 있다.

ㅂ. 추상화 : 공통된 행동 필드를 묶어 하나의 클래스를 만드는 것

ㅅ. 인터페이스 : 클래스들이 필수로 구현해야하는 추상 자료형

2)SOLID

• 단일 책임 원칙 : 해당 모듈이 오직 하나의 메서드에만 책임을 진다.
• 개방-폐쇠 원칙 : 확장에 대해 열려있고 수정에 대해서는 닫혀있어야 한다.
• 리스코프 치환 원칙 : 하위 타입은 상위 타입을 대체할 수 있어야 한다.
• 인터페이스 분리 원칙 : 클라이언트가 사용하지 않는 메서드에 의존관계를 맺으면 안된다.
• 의존성 역전 원칙 : 저수준 모듈보다 고수준 모듈에 의존해야한다.

3) 알고리즘 문제풀이

• 프로그래머스 0lv : 3문제
• 프로그래머스 1lv : 25문제
• StringBuilder, List, HashMap, n진법 만드는 법, 정규표현식 사용 방법 등 기술을 익힘
•  

4.참조 링크

1. 캐시/캐싱이란? : https://ninetynine-2026.tistory.com/496

캐시/캐싱이란?

2. 커널이란 : https://minkwon4.tistory.com/295

[OS] 커널(Kernel)이란