프로그래밍 허브

1. 변수란 무엇인가?

• 코드 관점: 값을 대입하거나 변경할 수 있는 요소.
• 메모리 관점: 데이터를 담는 일정 크기의 공간. 데이터 형식에 따라 크기가 달라집니다.
• 수학적 관점: 변하는 값을 가진 요소.

컴퓨터에서 변수를 사용하려면 변수 선언이 필요합니다.
변수 선언은 컴파일러에게 필요한 메모리 공간을 예약하도록 지시하는 과정입니다.

int x; // 변수 선언
x = 100; // 데이터 할당

2. 메모리와 변수의 관계

변수를 선언하면 메모리 공간이 할당되고, 값을 대입하면 해당 공간에 데이터가 저장됩니다.

예시:

int x = 100;

위 코드는 선언과 동시에 값을 할당한 경우로, 변수 x의 메모리 공간에 100이 저장됩니다.

3. 값 형식(Value Type)과 참조 형식(Reference Type)

변수는 값 형식과 참조 형식으로 나뉩니다.

a. 값 형식 (Value Type)

• 데이터를 스택(Stack) 메모리 영역에 저장.
• 코드 블록이 끝나면 자동으로 제거됩니다.
• 저장 및 제거 과정: 위 코드에서 b가 먼저 제거되고, 다음으로 a가 제거됩니다.

• {
      int a = 100;
      int b = 200;
  }

b. 참조 형식 (Reference Type)

• 데이터는 힙(Heap)에 저장되고, 스택은 힙의 메모리 주소를 참조합니다.
• 코드 블록이 끝나도 힙에 데이터는 남아 있습니다.
• 힙의 데이터를 제거하려면 **가비지 컬렉터(Garbage Collector)**가 필요합니다.

예시:

object a = 10;

• 스택: 변수 a와 메모리 주소값 (&2000) 저장.
• 힙: 데이터 10이 주소 2000에 저장.

4. 변수의 종류

a. 전역 변수 (Global Variable)

• 클래스 내부에서 선언되며, 클래스 객체가 살아있는 동안 참조 가능합니다.
• 기본값이 자동으로 할당됩니다. (예: int 타입은 0)

예시:

class Example
{
    int globalVar; // 기본값 0 자동 할당
}

b. 지역 변수 (Local Variable)

• 메서드 내에서 선언되며, 메서드 호출이 끝나면 메모리에서 제거됩니다.
• 기본값이 자동으로 할당되지 않으므로, 초기화를 해야 사용 가능합니다.

예시:

public void Method()
{
    int localVar;
    localVar = 100; // 초기화 필수
}

5. 메모리 구조 요약

• 스택(Stack): 값 형식 데이터를 저장하며, 데이터가 코드 블록이 끝나면 제거됩니다.
• 힙(Heap): 참조 형식 데이터를 저장하며, 데이터가 명시적으로 제거되지 않으면 계속 유지됩니다.

1. 자바의 탄생 배경

• 개발 배경:
  • 자바는 1991년, 제임스 고슬링과 선 마이크로시스템스(Sun Microsystems) 연구원들이 개발.
  • 가전제품, 휴대용 장치 등에 독립적이고 안정적인 소프트웨어를 개발하기 위해 설계.
• 이전 상황:
  • 당시 주로 사용되던 언어는 **C와 C++**로, 운영체제에 종속된 실행 파일을 생성.
  • 자바는 이를 개선하여 운영체제 독립적 실행을 목표로 개발됨.

2. 자바와 운영체제 독립성

• C와 C++의 한계:
  • 예: Test.exe는 윈도우에서 실행 가능하지만 리눅스에서는 불가능.
  • 다른 운영체제에서 실행하려면 해당 환경에서 다시 컴파일 필요.
• 자바의 접근 방식:
  • 자바 코드를 컴파일하면 **바이트 코드(Bytecode)**인 .class 파일 생성.
  • 이 바이트 코드는 특정 운영체제와 무관하며, **JVM(Java Virtual Machine)**이 실행을 담당.
  • 결과적으로, 한 번 작성한 자바 프로그램은 다양한 운영체제에서 실행 가능.
    (Write Once, Run Anywhere)

3. 자바 가상 머신(JVM)과 JIT 컴파일러

• JVM(Java Virtual Machine):
  • 자바 바이트 코드를 실행하는 환경.
  • 운영체제에 맞는 **자바 실행 환경(JRE)**이 JVM을 제공.
• JIT(Just-In-Time) 컴파일러:
  • 실행 시점에 바이트 코드를 기계어로 변환.
  • 동일한 코드가 반복 실행될 경우 이전에 변환된 기계어를 재사용.
  • 효율성:
    • 이전의 해석기 방식(Java Interpreter)보다 성능이 10~20배 향상.

4. 자바의 객체 지향 프로그래밍

• 객체 지향의 정의:
  • 프로그램의 흐름이 아닌, 객체 간의 상호작용을 중심으로 설계.
  • 객체(Object): 프로그램의 대상, 데이터와 동작을 캡슐화.
• 장점:
  • 공통 기능 수정 없이 새로운 기능 추가 가능.
  • 유지보수 용이, 확장성 뛰어남.
• 예시:
  • 쇼핑몰 시스템:
    • 객체: 회원, 상품, 주문, 배송.
    • 각 객체는 독립적이며 상호 협력.

5. 자바의 안정성

• 안정적 설계:
  • 포인터 제거:
    • 메모리를 직접 제어하지 않아 오류 가능성 감소.
  • 가비지 컬렉터(GC):
    • 동적 메모리 관리를 자동화하여 효율적이고 안전한 메모리 사용 보장.
• 기존 언어 대비 개선:
  • 자바는 C와 C++의 모호성과 불안정한 요소를 제거.

6. 주요 프로그래밍 언어와 자바 비교

언어특징속도

7. 자바의 플랫폼 독립성

• 포팅 및 컨버팅 필요 없음:
  • 자바는 리눅스와 윈도우 등 다양한 환경에서 동일하게 작동.
• MS와 SUN의 차이:
  • MS: 윈도우 중심.
  • SUN: 리눅스와 윈도우를 모두 지원하는 JRE 제공.

8. 자바가 제공하는 주요 장점

1. 운영체제 독립성:
   • JVM을 통해 다양한 플랫폼에서 실행.
2. 안정성:
   • 포인터 제거와 가비지 컬렉터로 메모리 관리 효율화.
3. 객체 지향 프로그래밍:
   • 유지보수와 확장성 뛰어남.
4. 광범위한 활용:
   • 웹 애플리케이션, 모바일 앱(Android), 엔터프라이즈 솔루션 등.

요약

• 자바는 C와 C++의 단점을 개선한 운영체제 독립적이고 안정적인 객체 지향 언어.
• JVM을 통해 플랫폼 독립성을 제공하며, JIT 컴파일러로 성능 최적화.
• 안정성, 유지보수성, 확장성에서 강점을 보이며, 다양한 분야에서 널리 사용.