자바란?
자바(Java)는 Sun Microsystems(현재는 Oracle Corporation에 인수됨)에서 1995년에 발표한 객체 지향 프로그래밍 언어입니다. 자바는 플랫폼 독립성을 강조하며, "한 번 작성하면 어디서나 실행된다"는 슬로건을 가지고 있습니다. 이는 자바 프로그램이 다양한 운영 체제에서 실행될 수 있도록 설계되었음을 의미합니다.
자바의 역사
자바는 1991년 제임스 고슬링(James Gosling)과 그의 팀이 Sun Microsystems에서 개발하기 시작했습니다. 초기에는 "오크(Oak)"라는 이름으로 불리며, 가전제품을 위한 프로그래밍 언어로 설계되었습니다. 당시의 목표는 다양한 디지털 기기에서 사용할 수 있는 언어를 만드는 것이었으며, 이로 인해 플랫폼 독립성과 객체 지향 프로그래밍의 개념이 중요하게 여겨졌습니다.
자바의 특징
자바의 가장 큰 특징 중 하나는 플랫폼 독립성입니다. 자바로 작성된 프로그램은 Java Virtual Machine(JVM)에서 실행되기 때문에, 운영 체제나 하드웨어에 구애받지 않고 실행할 수 있습니다. "한 번 작성하면 어디서나 실행된다"는 자바의 슬로건은 이 플랫폼 독립성을 잘 나타냅니다. 개발자는 자바 코드를 작성한 후, JVM이 설치된 어떤 환경에서도 동일하게 실행할 수 있어, 다양한 플랫폼에서의 호환성을 보장합니다.
자바 개발 환경
JDK는 자바 애플리케이션을 개발하기 위한 필수 도구 모음입니다. JDK에는 자바 컴파일러(javac), 자바 런타임 환경(JRE), 그리고 다양한 개발 도구와 라이브러리가 포함되어 있습니다. 개발자는 JDK를 사용하여 자바 소스 코드를 컴파일하고, 실행 가능한 바이트코드로 변환할 수 있습니다. JDK는 자바 개발의 기본이 되는 요소로, 자바 애플리케이션을 작성하고 테스트하는 데 필요한 모든 기능을 제공합니다. JDK는 Oracle의 공식 웹사이트에서 다운로드할 수 있으며, 다양한 운영 체제에 맞는 버전이 제공됩니다.
자바 기본 문법
자바는 강타입 언어로, 변수의 데이터 타입을 명시해야 합니다. 기본 데이터 타입은 크게 8가지로 나뉘며, 이들은 정수형, 실수형, 문자형, 불리언형으로 구분됩니다. 정수형에는 byte, short, int, long이 있으며, 실수형에는 float, double이 있습니다. 문자형은 char로 단일 문자를 저장하고, 불리언형은 boolean으로 참(true) 또는 거짓(false) 값을 저장합니다. 이러한 데이터 타입은 메모리 사용량과 성능에 영향을 미치므로, 적절한 타입을 선택하는 것이 중요합니다.
객체 지향 프로그래밍
클래스는 객체 지향 프로그래밍의 기본 단위로, 객체를 생성하기 위한 설계도 역할을 합니다. 클래스는 속성(필드)과 행동(메서드)을 정의합니다. 객체는 클래스의 인스턴스로, 클래스에서 정의한 속성과 메서드를 실제로 사용할 수 있는 구체적인 실체입니다. 예를 들어, class Dog { String name; void bark() { System.out.println("Woof!"); } }라는 클래스가 있을 때, Dog myDog = new Dog();를 통해 myDog라는 객체를 생성할 수 있습니다. 객체는 클래스의 속성을 통해 상태를 유지하고, 메서드를 통해 행동을 수행합니다.자바 API
자바 API(Application Programming Interface)는 자바 프로그래밍 언어에서 제공하는 클래스와 인터페이스의 집합으로, 개발자가 자바 애플리케이션을 작성할 때 사용할 수 있는 다양한 기능을 제공합니다. 자바 API는 표준 라이브러리로, 자바 플랫폼에 포함되어 있으며, 기본적인 데이터 구조, 입출력, 네트워킹, GUI, 데이터베이스 연결 등 다양한 기능을 지원합니다. 자바 API는 개발자가 복잡한 기능을 직접 구현하지 않고도 쉽게 사용할 수 있도록 도와주며, 코드의 재사용성을 높이고 개발 시간을 단축시킵니다.
자바 가상 머신
자바 가상 머신(JVM)은 자바 프로그램을 실행하기 위한 가상 환경으로, 자바 바이트코드를 해석하고 실행하는 역할을 합니다. JVM은 자바 플랫폼의 핵심 구성 요소로, 자바 애플리케이션이 운영 체제와 하드웨어에 독립적으로 실행될 수 있도록 합니다. 자바 소스 코드는 컴파일러에 의해 바이트코드로 변환되며, 이 바이트코드는 JVM에서 실행됩니다. JVM은 다양한 운영 체제에서 동일한 바이트코드를 실행할 수 있도록 하여 "Write Once, Run Anywhere"라는 자바의 철학을 실현합니다.
자바의 데이터 타입
자바는 기본 데이터 타입을 8가지 제공하며, 이들은 메모리에서 직접 값을 저장합니다. 기본 데이터 타입은 다음과 같습니다:
예외 처리
자바에서 예외와 오류는 모두 프로그램 실행 중 발생할 수 있는 문제를 나타내지만, 그 성격과 처리 방법이 다릅니다.
자바 컬렉션 프레임워크
자바 컬렉션 프레임워크는 데이터를 저장하고 관리하기 위한 표준화된 구조와 알고리즘을 제공하는 라이브러리입니다. 이 프레임워크는 다양한 데이터 구조를 지원하며, 데이터의 저장, 검색, 수정, 삭제와 같은 작업을 효율적으로 수행할 수 있도록 돕습니다. 컬렉션 프레임워크는 다음과 같은 주요 구성 요소로 이루어져 있습니다:
멀티스레딩
멀티스레딩은 하나의 프로세스 내에서 여러 스레드가 동시에 실행되는 것을 의미합니다. 스레드는 프로세스의 실행 단위로, 각 스레드는 독립적으로 실행되지만 같은 메모리 공간을 공유합니다. 멀티스레딩을 통해 CPU 자원을 효율적으로 활용할 수 있으며, 프로그램의 응답성을 향상시키고, 대기 시간을 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 사용자 인터페이스(UI) 스레드와 백그라운드 작업 스레드를 분리하여 UI가 사용자 입력에 즉시 반응할 수 있도록 할 수 있습니다.
자바와 데이터베이스
JDBC는 자바에서 데이터베이스에 연결하고 SQL 쿼리를 실행할 수 있도록 해주는 API입니다. JDBC를 사용하면 다양한 관계형 데이터베이스와 상호작용할 수 있으며, 데이터베이스에 대한 CRUD(Create, Read, Update, Delete) 작업을 수행할 수 있습니다. JDBC는 데이터베이스에 대한 표준 인터페이스를 제공하므로, 특정 데이터베이스에 종속되지 않고 다양한 데이터베이스 시스템에 대해 동일한 코드를 사용할 수 있습니다. JDBC는 드라이버를 통해 데이터베이스와 연결되며, 드라이버는 데이터베이스 벤더에 따라 다릅니다.
자바 프레임워크
스프링 프레임워크는 자바 플랫폼을 위한 강력한 애플리케이션 프레임워크로, 엔터프라이즈급 애플리케이션 개발을 위한 다양한 기능을 제공합니다. 스프링은 의존성 주입(Dependency Injection)과 관점 지향 프로그래밍(Aspect-Oriented Programming)을 기반으로 하여, 코드의 재사용성과 테스트 용이성을 높입니다. 스프링은 MVC(Model-View-Controller) 아키텍처를 지원하여 웹 애플리케이션 개발을 간소화하며, 데이터베이스와의 통합을 위한 다양한 모듈(JDBC, JPA, Hibernate 등)을 제공합니다. 또한, 스프링 부트(Spring Boot)를 통해 설정을 최소화하고, 빠르게 애플리케이션을 시작할 수 있는 기능을 제공합니다.
자바의 최신 버전
자바 21에서는 패턴 매칭 기능이 개선되었습니다. 이 기능은 객체의 타입을 검사하고, 해당 타입에 맞는 변수를 자동으로 생성하는 기능을 제공합니다. 이를 통해 코드의 가독성이 향상되고, 불필요한 타입 캐스팅을 줄일 수 있습니다. 예를 들어, instanceof 연산자를 사용할 때, 객체의 타입을 확인하고 해당 타입으로 변환하는 과정을 간소화할 수 있습니다. 이러한 개선은 코드의 간결함과 유지보수성을 높이는 데 기여합니다