[Java] 코드로 시작하는 자바 첫 걸음 (1-3) Q & A

💡 inflearn - 김영한의 실전 자바 로드맵을 따라 학습하고 질문을 뽑아 답하며 복습합니다.

💡 학습내용은 섹션 1부터 섹션3까지이며 정리 내용은 여기에 작성하였습니다.

 

JVM

 

"Java의 플랫폼 독립성이 가능한 이유를 설명해주세요."

• OS에 맞는 JRE가 설치되어 있다면 JRE내 JVM을 사용하여 자바 프로그램을 제약 없이 동작하도록 할 수 있기 때문입니다.
• 자세히 설명하자면 Java의 컴파일 과정 중 Java 소스코드(.java)는 바이트코드(.class)로 컴파일됩니다. 이 바이트코드는 중간 언어(Intermediate Language)형태로 특정 플랫폼에 종속되지 않은 중립적인 형태입니다. 각 운영체제별로 제공되는 JVM이 바이트코드를 해당 운영체제에 맞는 기계어로 변환해줍니다. JVM이 운영체제와 Java 프로그램 사이에서 중개자 역할을 수행하여 Write Once,Run Anymore을 가능하게 합니다. 각 운영체제에 맞는 JRE가 설치되어 있으면 그 안의 JVM이 바이트코드를 해석하고 실행할 것입니다.

 

"JVM, JRE, JDK의 차이점을 설명할 수 있나요?"

• JDK는 Java Development Kit으로 개발자들이 자바로 개발하는 데 사용하는 SDK 키트 같은 것입니다. JDK 안에는 자바로 개발 시 필요한 라이브러리들과 javac, javadoc등의 개발 도구들을 포함하고 있습니다. 자바 프로그램을 실행해야 하는 JRE도 함께 포함하고 있습니다.
• 참고로 SDK 는 Software Development Kit으로 하드웨어 플랫폼, 운영체제 또는 프로그래밍 언어 제작사가 제공하는 툴입니다.
• JRE는 Java Runtime Environment로 JVM 과 자바 프로그램을 실행을 위해 필요한 라이브러리 API를 함께 묶어서 배포되는 패키지입니다. 이외에도 자바 런타임 환경에서 사용하는 프로퍼티 세팅이나 리소스파일(jar 파일)을 가지고 있습니다. JDK11버전부터는 JDK와 함께 제공되고 있어 JDK설치 시 JRE도 함께 설치됩니다.
• JVM은 Java Virtual Machine으로 자바를 실행하는 프로그램을 일컫습니다. 자바에서 작성되는 프로그램은 JVM에서만 실행 가능합니다. JVM은 JRE에 포함되어 있습니다. 컴퓨터 OS에 맞는 JRE가 설치되어있다면 JVM에 의해 자바를 실행할 수 있습니다.
• 참고: https://inpa.tistory.com/entry/JAVA-%E2%98%95-JDK-JRE-JVM-%EA%B0%9C%EB%85%90-%EA%B5%AC%EC%84%B1-%EC%9B%90%EB%A6%AC-%F0%9F%92%AF-%EC%99%84%EB%B2%BD-%EC%B4%9D%EC%A0%95%EB%A6%AC

 

"자바 컴파일 과정을 설명해주세요. (.java 파일이 실행되는 과정)"

• 자바 컴파일러를 사용해서 소스 코드를 컴파일 합니다. 자바가 제공하는 javac라는 프로그램을 사용하여 .java파일을 바이트코드 변환한 .class 파일을 생성합니다. 이 과정에서 최적화와 문법오류 검출도 같이 이뤄집니다.
  • 바이트코드는 JVM이 이해할 수 있는 중간 코드로, 플랫폼 독립성을 제공하면서도 기계어에 가까워 실행 속도가 빠르다는 장점이 있습니다.
  • JIT(Just-In-Time) 컴파일러는 바이트코드를 실행 시점에 기계어로 컴파일하여 성능을 향상시킵니다. 자주 실행되는 코드는 JIT 컴파일러가 최적화된 기계어로 변환하여 캐시에 저장하고 재사용합니다.

 

변수와 데이터 타입

 

"기본형(Primitive Type)과 참조형(Reference Type)의 차이점을 설명해주세요."

• 메모리 저장 방식측면에서 변수의 값을 읽을 때 변수가 기본형이라면 리터럴 값을 반환하고 참조형이라면 변수의 값이 있는 메모리 주소를 반환한다는 차이점이 있습니다.
• 기본형 타입으로는 byte, short, int, long, float, double, boolean, char가 있으며, null 값을 가질 수 없습니다.
• 참조형 타입으로는 String, Array, Class, Interface 등이 있으며, null 값을 가질 수 있습니다.
• Wrapper 클래스의 경우 기본형 타입을 객체로 다뤄야 할 때 사용하는 클래스들(Integer, Double 등)이 있으며, 이들은 자동 박싱/언박싱을 지원합니다.

 

"왜 실수형에서 float보다 double을 더 많이 사용하나요?"

• 소수점의 경우 자릿수가 긴 경우가 많고 엄밀히 끊어진 값이 아니기 때문에 정밀한 계산을 하기 위해선 자세한 값을 가지고 있어야 합니다. 그에 비해 float는 정밀한 계산에 불안정합니다.

 

"Java에서 long 타입 리터럴을 선언할 때 왜 'L'을 붙여야 하나요?"

• 자바에서 정수 리터럴은 기본적으로 int 타입으로 취급됩니다. int 범위(약 21억)를 초과하는 숫자를 표현할 때는 명시적으로 long 타입임을 알려줘야 하므로 L또는 l을 붙여 이것이 long 타입 리터럴임을 컴파일러에게 알립니다. 그러나 소문자 l은 숫자 1과 혼동될 수 있어 대문자 L사용을 권장하며 이는 자바 코딩 컨벤션의 표준에 해당하기도 합니다.

 

"변수 명명 규칙에서 카멜케이스를 사용하는 이유가 무엇인가요?"

• 변수명의 경우 띄어쓰기를 허용하지 않습니다. 그러나 띄어쓰기 없이 단어를 모두 붙여쓸 경우 가독성이 낮아지기 때문에 가독성을 위해 카멜케이스를 적용하는 것입니다.
• 자바 커뮤니티의 표준을 권장하는 공식 스타일이기도 합니다.

 

코드 구조

 

"public static void main(String[] args)의 각 키워드가 의미하는 것을 설명해주세요."

• public은 접근 제어자로서 어디서든 접근 가능한 가장 넓은 범위의 접근을 허용하는 것을 의미하고
• static은 프로그램 시작 시점에 객체 생성 없이도 JVM이 호출할 수 있도록 하는 키워드입니다. static 메서드는 클래스 레벨에서 동작하며 인스턴스 없이도 실행될 수 있습니다.
  • static은 다음과 같은 특징을 가집니다:
    1. 클래스 레벨에 속함
       • 인스턴스 생성 없이 클래스 자체에 속하는 멤버를 정의할 때 사용
       • 클래스가 메모리에 로드될 때 함께 로드됨
       • 모든 인스턴스가 공유하는 멤버가 됨
    2. 메모리 관점
       • JVM이 클래스를 로드할 때 메모리의 static 영역(Method Area)에 할당
       • 프로그램이 종료될 때까지 메모리에 계속 남아있음
       • 가비지 컬렉션의 대상이 되지 않음
• void는 리턴값이 없다는 것을 의미합니다.
• main은 자바 프로그램의 시작점을 나타냅니다.
• String[] args는 main함수의 argument를 지칭하며 프로그램 실행 시 커맨드 라인에서 입력받는 인자값들을 저장하는 문자열 배열을 의미합니다. String 배열 자료형을 argument로 받고 해당 값을 args라는 변수에 할당합니다.
• JVM이 프로그램의 진입점(entry point)으로 이 특정한 형태의 main 메서드를 찾으므로 다른 형태로 작성하면 JVM이 시작점을 찾지 못해 프로그램이 실행되지 않습니다.

 

"Java의 패키지는 어떤 역할을 하나요?"

• 일종의 디렉토리와 유사해 보이지만 관련된 클래스들을 그룹화하고, 이름 충돌을 방지하며, 접근 제어를 제공하는 중요한 캡슐화 메커니즘의 역할을 맡고 있습니다.
• 패키지는 클래스의 namespace를 제공하고, 접근 제어와 캡슐화를 지원하며, 관련된 클래스들을 논리적으로 그룹화하는 중요한 역할을 합니다.
  • 패키지 명명 규칙은 일반적으로 도메인 이름을 거꾸로 사용합니다. 예를 들어 'com.company.project.module'과 같은 형식입니다.
  • 패키지 선언은 소스 파일의 첫 줄에 위치해야 하며, import 문을 사용하여 다른 패키지의 클래스를 참조할 수 있습니다.
  • 패키지는 계층 구조를 가질 수 있어서 큰 프로젝트를 체계적으로 구성할 수 있게 해줍니다. 예를 들어 'com.company.project.controller', 'com.company.project.service' 등으로 구성할 수 있습니다.

 

"한 파일에 여러 개의 클래스를 작성할 수 있나요?"

• inner class 라면 클래스 안에 여러 개의 클래스를 작성할 수 있지만 public class의 경우 한 파일에는 한 개만 작성할 수 있습니다.

 

"클래스 이름을 파일명과 동일하게 해야 하는 이유가 무엇인가요?"

• Java의 클래스 로딩 메커니즘과 관련이 있으며, 이는 클래스를 찾고 로드하는 과정을 단순화하고 명확하게 하기 위함입니다.
• 파일명과 클래스명이 같아야 하는 이유는 파일 찾기의 효율성과 명확성에 있습니다.
  • ClassLoader가 클래스를 찾을 때 클래스 이름을 기준으로 검색합니다. 만약 파일명과 클래스명이 다르다면, 모든 .class 파일을 열어서 내부의 클래스명을 확인해야 할 것입니다.
  • 한 파일에는 하나의 public 클래스만 존재할 수 있습니다.
  • 이 public 클래스의 이름이 파일명이 되어야 합니다.
  • 이는 코드의 구조를 명확하게 하고 유지보수를 쉽게 만듭니다.
• 클래스 로딩 메커니즘이란 JVM이 클래스나 인터페이스를 사용할 때 필요한 클래스 파일을 찾아서 메모리에 로드하고 링크하는 과정입니다.
  • 로딩(Loading)
    • ClassLoader가 .class 파일을 찾아서 JVM의 메모리에 로드합니다.
    • 이때 클래스 이름을 기반으로 파일을 찾습니다.
    • 예: HelloJava 클래스를 사용하려고 하면, HelloJava.class 파일을 찾습니다.
  • 링킹(Linking)
    • 로드된 클래스 파일을 검증하고 사용할 수 있게 준비합니다.
  • 초기화(Initialization)
    • 클래스의 정적(static) 변수들을 초기화합니다.

 

"자바의 주석 종류와 각각의 특징을 설명해주세요."

• // 의 경우 한 줄 주석처리 시 사용합니다.
• /* */의 경우 한 줄이상의 주석처리 시 사용합니다.
• /** */의 경우 javadoc 작성 시 사용합니다.

 

메모리

 

"변수를 선언만 하고 초기화하지 않으면 어떻게 되나요?"

• 컴파일 에러가 납니다.

 

"지역 변수를 초기화하지 않으면 왜 컴파일 에러가 발생하나요?"

• 컴퓨터에서 메모리는 여러 시스템을 함께 사용하는 공간입니다. 메모리엔 어떠한 값들이 계속 저장됩니다. 변수를 선언하면 메모리상의 어떤 공간을 차지하고 사용하게 됩니다. 그런데 그 공간에 기존에 어떤 값이 있었는지 아무도 모릅니다. 따라서 초기화를 하지 않으면 이상한 값이 출력될 수 있습니다. 이런 문제를 예방하기 위해 변수를 초기화하도록 강제하는 것입니다.

 

"변수 선언시 메모리에서 어떤 일이 일어나는지 설명해주세요."

• 지역 변수의 경우 메서드가 호출되면 스택 영역에 해당 메서드의 스택 프레임이 생성됩니다. 변수 선언 시 이 스택 프레임 내에 변수를 위한 공간이 할당됩니다.
  변수의 타입에 따라 기본형(primitive)의 경우 스택 영역에 직접 값이 저장됩니다. 참조형(reference의 경우 실제 객체는 힙 영역에 생성되고 스택에는 그 객체의 메모리 주소가 저장됩니다.

 

코딩 컨벤션

 

"자바에서 변수명을 지을 때 주의해야 할 점은 무엇인가요?"

• 문자로 시작해야 하며 첫 글자로 숫자가 올 수 없습니다.
• 영어 소문자, 대문자, 숫자, 달러사인, 언더스코어로 작성할 수 있습니다.
• 카멜케이스로 작성해야 합니다.
• 예약어를 변수명으로 사용할 수 없습니다.

 

"카멜케이스와 파스칼케이스는 각각 어디에 사용되나요?"

• Java에서는 보통 변수명, 메서드명으로 카멜케이스를 사용하고 클래스명으로 파스칼케이스를 사용합니다.

 

"상수는 어떤 방식으로 이름을 지어야 하나요?"

• 상수는 보통 SCREAMING_SNAKE_CASE로 작성됩니다.
• 단어가 여러 개일 경우 언더스코어로 단어를 이어줍니다.

 

"Java에서 클래스명은 대문자로, 변수명은 소문자로 시작하는 이유가 무엇인가요?"

• 객체지향 프로그래밍에서 클래스는 설계도면의 역할을 하므로 명사적 성격을 강조하기 위해 대문자로 시작하며, 변수는 인스턴스를 의미하므로 소문자로 시작합니다.

 

"상수는 왜 모두 대문자로 작성하나요?"

• 상수는 모두 대문자와 언더스코어(_)를 사용하는 SCREAMING_SNAKE_CASE를 사용하는데 그 이유는 가시성, 의미 전달, 프로그래미 언어를 넘어선 표준이기 때문입니다.
  • 코드를 읽을 때 이 값이 변경되지 않는 상수라는 것을 즉시 인식할 수 있게 하며 일반 변수와 명확하게 구분되어 실수로 값을 변경하려는 시도를 방지합니다.
  • 상수는 프로그램 전체에서 고정된 값으로 사용되는 중요한 값입니다. 대문자로 작성하여 그 중요성을 강조합니다. 그리고 여러 단어로 이루어진 경우 언더스코어를 사용하여 가독성을 높입니다.
  • Java뿐만 아니리라 C, Python 등 대부분의 프로그래밍 언어에서도 상수를 대문자로 작성하고 있습니다. 개발자들 간의 명확한 소통을 위한 공통된 컨벤션입니다.