이재환의 자바 프로그래밍 입문

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📒 자바 객체지향 프로그래밍

📕 1. 클래스의 기초

1) 객체 (object)
- 표현할 수 있는 실제 세계의 모든 사물들
- 물리적인 객체/기념적인 객체로 구분
2) 클래스 (class)
- 객체를 추상화해서 기술해놓은 설계도 (객체를 데이터는 필드로, 동작은 메서드로 추상화)
- 클래스의 특징적인 데이터와 처리 동작을 추려내는 과정(추상화) 필요
  - 명사적인 특징을 뽑아내는 추상화 과정 ➡️ 멤버 변수(필드) 추출
  - 동사적인 특징을 뽑아내는 추상화 과정 ➡️ 멤버 함수 (메서드) 추출

// 클래스 : 객체를 추상화 해놓은 것
class Npc
{
	// 필드 : 데이터
    String name;
    int hp;
    
    // 메서드 : 동작(기능)
    void say()
    {
    	System.out.println("안녕하세요");
     }
}

public class NpcUse
{
	public static void main(String[] args) {
    // 클래스를 이용해 객체 생성
    // Npc라는 설걔도(클래스) 이용해 Npc 객체 생성
    // 클래스 타입의 변수는 new를 통해 객체 생성
    // 클래스 타입의 참조 변수는 스택, 생성된 객체는 힙에 적재
    Npc saram1 = new Npc();
    
    // 필드 접근
    saram1.name = '경비'; // 멤버 변수에 직접 접근
    saram1.hp = 100;
    System.out.println(saram1.name + ":" + saram1.hp);
    
    // 메서드 호출
    saram1.say();
    }
}

3) 객체와 클래스
- 클래스를 객체로 만들기
  Book myBook = new Book();
  클래스 타입 변수 = 객체 생성 생성자
- 실행 : java 파일명 으로 java.exe 실행 ➡️ JVM 만들고 파일명 클래스를 찾아 main() 실행)

4) 오버로딩 (overloading)

클래스 내에 매개변수 개수나 자료형은 다르지만 메서드 명은 같은 메서드를 여러 개 정의하는 것
유사한 일을 수행하는 메서드가 전달하는 매개변수에 따라 다른 연산을 함

class Calc
{
	int add(int a, int b)
  {
  	return a + b;
  }
  
  int add(int a)
  {
  	return a + 1;
  }
  
  double add(double a, double b)
  {
  	return a + b;
  }
}

public class OverloadingUse
{
	public static void main(String[] args)
  {
  	Calc calc = new Calc();
      int nRtn1 = calc.add(3, 9);
      int nRtn2 = calc.add(3);
      double nRtn3 = calc.add(3.0, 9.0);
      
      System.out.println("Rtn1 = " + nRtn1);
      System.out.println("Rtn2 = " + nRtn2);
      System.out.println("Rtn3 = " + nRtn3);
}

5) 생성자
- 객체 생성을 할 때만 호출하는 메서드
- 디폴트 생성자는 클래스 정의할 때 생성자를 기술하지 않으면 매개변수 없는 생성자 자동 생성
- 특징
  - 생성자명은 클래스명과 똑같음
  - 메서드지만 반환형이 없는 형태
  - 디폴트 생성자는 매개변수 없음

6) 접근 제한자

클래스 외부에서 클래서 내부로의 변수와 메서드에 대한 접근을 제한 (정보 은닉화)
멤버 변수 접근 제한해도 해당 멤버 변수를 사용할 수 있는 메소드 이용하여 변경 가능
종류
- public : 외부 클래스 어디에나 접근 가능
- protected : 같은 패키지 내부나 상속 관계의 클래스에서만 접근 가능
- (default) : 같은 패키지 내부에서만 접근 가능
- private : 같은 클래스 내부에서만 접근 가능

class Student1
{
	String name;
  int age;
}

class Stuedent2
{
	public String name;
  private int age; // private 멤버 변수
  
  public Student2(String name, int age)
  {
  	this.name = name; // 멤버변수와 매개변수명이 겹침
      this.age = age;
  }
  
  public int getAge()  // 게터 (값 가져오는 메서드
  {
  	return age;
  }
  
  public void setAge() // 세터 (변수에 값을 대입하는 메서드)
  {
  	if (age < 0 || age > 150) // 유효성 검사
      {
      	System.out.println("나이가 부적절합니다");
          this.age = 0;
          return;
      }
      this.age = age;
  }
}

public class PrivateUse
{
	public static void main(String[] args)
  {
  	Student1 student1 = new Student1();
      student1.name = "김수현"; // 멤버 변수 직접 접근
      student1.age = -20;
      
      Student2 student2 = new Student2("김수현", 20);
      student2.name = "손오공";
      // student2.age = -10; // 에러 발생
      student2.setAge(10);
      int age = student2.getAge();
  }
  
}

📕 2. 자바의 메모리 모델

1) 자바의 메모리 모델
- 메서드 영역
  - 프로그램 실행에 대한 코드, 스태틱 변수 및 메서드, 런타임 상수 풀이 메서드 영역에 생성
  - 영역에 저장된 내용은 프로그램 시작 전에 로드되고, 프로그램 종료시 소멸
  - 런타임 상수 풀 : 컴파일 타임에 알려진 숫자 리터럴부터 런타임에 확인되어야 하는 메서드 및 필드 참조 등 상수 포함
- 스택 영역
  - 메서드가 호출되면 지역 변수, 매개변수가 프레임 형태로 생성되어 스택 영역에 저장 후 삭제
  - 동일하지 않은 프레임에 있는 메서드의 변수들은 서로 참조X
- 힙 영역
  - 클래스의 객체(인스턴스), 배열이 new 연산자에 의해 동적으로 생성
  - 생성된 객체는 자동 저장소 관리 시스템인 가비지 컬렉터에 의해 사용이 없으면 자동으로 제거
- main
  - JVM은 무조건 메서드 영역 내 스태틱 영역에서 main() 메서드를 첫 메서드로 실행시킴 (없으면 프로그램 실행X)
  - JVM에 전달한 클래스는 main() 메서드가 반드시 있어야 하고, public으로 접근 가능

📖 참고 📖 가비지 컬렉션

수행하는 동안에는 모든 스레드가 멈춤

실행 타이밍은 시스템의 성능에 영향을 미치지 않도록 별도의 알고리즘으로 실행됨

가비지 컬렉션 발생하면, 소멸 대상이 되는 인스턴스가 결정되지만 바로 소멸X

종료가 되면 객체는 운영체제에 의해 소멸됨

반드시 객체 소멸하기 원한다면 finalize() 메서드 호출

실행 : System.gc();

객체 소멸 : System.runFinallization();

📕 3. 스태틱의 이해

1) 스태틱
- static 예약어 표시를 하여 메모리의 특정 영역에 따로, 미리 로딩시킨 것
- 스태틱 예약어는 변수, 영역, 메서드에 붙일 수 있음
- static 변수(정적 변수)는 값이 메모리에 로딩될 때 대입되고 블록이 있다면 메모리에 로딩될 때 실행함
- 어떤 객체에서도 접근해서 사용 가능

2) 전역 변수로 사용

메서드 영역 내 스태틱 영역의 변수/메서드는 어떤 객체에서도 접근해서 사용 가능

class Cat {
	static int a = 5; // 스태틱 변수 (전역 변수)
  int num = 3; // 인스턴스 변수
  
  void printValue(int num) {
  	this.num = num;
      System.out.println("num : " + this.num);
      System.out.println("a : " + a);
  }
}

public class Ex01{
	public static void main(String[] args) {
  	int num = 2;
      
      Cat cat1 = new Cat(); // cat1 변수 - 스택, Cat클래스형 객체 - 힙에 생성
      cat1.num = 5; // 힙 영역에 생성된 객체 안에 존재
      cat1.a = 10; // static 영역
  }
}

3) main보다 먼저 실행
- 인스턴스 생성과 관계 없이 static 변수가 메모리 공간에 할당될 때 실행됨
- 프로그램 시작 전 메서드 영역의 스태틱 영역에 로드되면서 값 대입 (기본 자료형은 0으로 대입)
- 스태틱 변수 단점
  - 힙 영역을 사용하지 않고, 메서드 영역의 일부분만 사용하여 메모리 사용이 비효율적
  - 한 객체가 가지고 있는 데이터들은 외부에서 함부로 접근하여 수정할 수 없도록 해야한다는 객체지향 프로그래밍 원칙에 위배
4) 유틸 메서드로 사용
- 특정 기능이 필요한데 자주 사용된다면 많은 클래스에서 중복되어 만들어지지 않도록 하는 의도
- 스태틱 영역에 만들어져서 클래스에서 얼마를 사용하든 메모리에는 1번만 올라와 있음
- static을 메서드에 붙여주면, 객체 생성 없이 클래스명.메서드명 형식으로 유틸 메서드 사용
- System.out.println()
  - System 클래스의 멤버 변수 out은 객체를 참조
  - 그 참조한 객체의 println() 메서드를 이용해 출력 기능 제공
```
public calss MyCalculator
{
	public static int add(int n1, int n2)
  {
  	return n1 + n2;
  }
}

public class Ex {
	public static void main(Stiring[] args) 
  {
  	MyCalculator calc1= new MyCalculator(); // 객체 생성 후 사용
      int num1 = calc1.add(1, 2);
      
      int num2 = MyCalculator.add(2,3); // 새로 객체 생성하지 않고 사용
  }
}
```

📕 4. 클래스의 상속

1) 상속
- 클래스가 가지고 있는 멤버를 다른 클래스에게 계승시키는 것
- 상속한 멤버는 자식 클래스에서 정의하지 않아도 사용 가능
- 자식 클래스 내에서 멤버를 추가로 정의해서 사용 가능
- 구현 : extends 예약어 사용
```
class 자식 클래스 extends 부모 클래스
{
}
```
- 특징
  - private으로 접근 제한되어 있는 멤버들은 상속X
- 장점
  - 클래스 간의 전체 계층 구조를 파악하기 쉬움
  - 재사용성 증대 : 기존 클래스에 있는 것을 재사용 가능
  - 확장 용이 : 새로운 클래스, 데이터, 메서드 추가하기 쉬움
  - 유지보수 용이 : 데이터와 메서드를 변경할 때 상위에 있는 것만 수정하여 전체적으로 일관성 유지
- 호칭
  - 슈퍼 클래스 ↔️ 서브 클래스
  - 부모 클래스 ↔️ 자식 클래스
  - 기반 클래스 ↔️ 파생 클래스
  - 조상 클래스 ↔️ 자손 클래스
  - 상위 클래스 ↔️하위 클래스

📖 참고 📖 자바의 다중 상속

여러 클래스를 동시에 상속하는 다중 상속 지원X (단계별 상속 사용)

2개 이상의 상위 클래스에 같은 이름의 메서드가 정의되어 있다면, 다중 상속을 받는 하위 클래스는 어떤 클래스의 메서드를 상속받아 사용해야하는지 혼동

2) 오버라이딩 (overriding)

상속된 메서드와 동일한 이름, 동일한 매개변수, 동일한 반환형을 가지는 메서드르르 정의하여 메서드를 덮어쓰는 것
목적
- 상속받은 부모 클래스 메서드의 기능 변경
- 상속받은 부모 클래스 메서드에 기능 추가

class Unit // 부모 클래스
{
	String	name;
  int 	hp;
  
  void printUnit()
  {
  	System.out.println("이름 : " + name);
      System.out.println("HP : " + hp);
  }
}

class Marine extends Unit // 자식 클래스
{
	int	attack;
  
  void printUnit() // 오버라이딩
  {
  	System.out.println("this 이름 : " + name);
      System.out.println("this HP : " + hp);
  }
  
  void printMarine()
  {
  	printUnit(); // 상속 받은 기능
      System.out.println("공격력 : " + attack);
  }
}

public class MyTerran
{
	public static void main(String[] args)
  {
  	Marine unit1 = new Marine(); // 객체 생성
      unit1.name = "마린";
      unit1.hp = 100;
      unit1.attack = 20;
      
      unit1.printMarine();
  }
}

3) 상속이 제한되는 final
- 필드, 메서드, 클래스에 붙이는 final 예약어
- final 변수 : 상수
- final 메서드 : 하위 클래스에서 오버라이딩 할 수 없음
- final 클래스 : 상속 할 수 없음

4) 추상 클래스

구체적인 처리 내용을 기술하지 않고, 호출하는 방법만을 정의한 메서드 (↔️ 구상 메서드 : 메서드 표현) (구조)
abstract 클래스 : 추상 메서드를 가지고 있음
abstract 메서드 : 기능이 구현되지 않고 호출 방법만 있는 메서드
구현 : abstract 예약어 사용
특징
- 객체 생성할 수 없음
- 상속받은 클래스의 기능을 미리 지정하기 위해서 사용

abstract class Unit // 부모 클래스
{
	String 	name; // 멤버 변수
  int		hp;
  
	abstract void doMove(); // 추상 메서드
  
  void printUnit() // 구상 메서드
  {
  	System.out.println("이름 : " + name);
      System.out.println("HP : " + hp);
  }
}

class Marine extends Unit // 자식 클래스
{
	void doMove() // 구체적인 기능 구현(오버라이딩)
  {
  	System.out.println("마린은 두 발로 이동");
  }
}

public class MyStarcraft
{
	public static void main(Sting[] args)
  {
  	Marine unit1 = new Marine(); // 객체 생성
      unit1.doMove(); // 객체 메서드 호출
  }
}

5) 인터페이스

상속 관계가 아닌 클래스에 기능을 제공하는 구조
인터페이스의 메서드는 추상 메서드이므로 구상 메서드로 오버라이드해서 구현 필요
구현 : implements 예약어 사용
특징
- 인터페이스간 상속 가능
- 인터페이스가 일반 클래스 상속 못함
- 인터페이스는 다중 상속/다중 구현 가능

interface A
{
	public static final int a = 2; // 스태틱 상수 정의 (public static final 생략 가능)
  public abstract void say(); // 추상 메서드 (public abstract 생략 가능)
  public default void desc() // 디폴트 메서드
  {
  	System.out.println("기능이 구현된 메서드");
  }
}

interface A extends B, C, D  // 인터페이스 다중 상속
{
	...
}

class X implements B, C, D // 다중 인터페이스 구현
{
	...
}

class X extends Y implements B // 상속과 인터페이스 
{
	...
}

디폴트 메서드 : 하휘 호환성을 유지하면서 기존 인터페이스기 새로운 기능 추가 가능

interface X
{
	void method1();
  default void method2() {};; // 디폴트 메서드
}

class B implements X
{
	void method1() {};
  void method2() {}; // 오버라이딩
}

6) 다형성 (polymorphism)

하나의 객체와 메서드가 많은 형태를 가지고 있는 것

abstract class Calc
{
	int a = 5;
  int b = 6;
  
  abstract void plus();
}

class MyCalc extends Calc
{
	void plus() { System.out.println(a + b);
  void minus() { System.out.println(a - b);
}

pulbic class Ex01
{
	public static void main(String[] args)
  {
  	MyCalc mc1 = new MyCalc();
      mc1.plus();
      mc1.minus();
      
      Calc mc2 = new MyCalc(); //하위 클래스 객체를 상위 클래스 객체에 대입
      mc2.plus();
      // mc2.minus(); // 오류 발생 
  }
}

7) instanceof 연산자

다형성을 사용하려고 이용하는 연산자
객체가 지정한 클래스 형의 객체인지 조사하는 연산자
boolean bCheck = obj(클래스형 변수) instanceof MyClaa(클래스명);
지정한 인터페이스를 오브젝트가 구현하고 있는지를 조사 가능
boolean bCheck = obj(클래스형 변수) instanceof MyInterface(인터페이스명);

interface Cry
{
	void cry();
}

class Cat implements Cry
{
	public void cry()
  {
  	System.out.println("야옹");
  }
}

class Dog implements Cry
{
	public void cry()
  {
  	System.out.println("멍멍");
  }
}

public class Ex03{
	public static void main(String[] args)
  {
  	Cry test1 = new Cat();
      
      if (test1 instanceof Cat) // test1에 있는 참조값이 어떤 객체 가르키는지 조사 (참)
      	test1.cry();
      else if (test1 instanceof Dog)
      	System.out.println("고양이가 아닙니다");
  }
}

📕 5. 패키지와 클래스 패스

1) 클래스 패스
- 자바 가상 머신이 클래스 실행시키는 방법
  - 같은 폴더에서 클래스 파일을 찾아서 실행
  - 경로를 지정하면 그 경로에 있는 클래스 파일을 찾아서 실행 (경로 지정은 클래스 패스/패키지 이용 가능)
  - 같은 폴더나 지정된 경로에서 클래스 파일을 찾지 못했다면 클래스 패스에 지정된 폴더에서 찾아서 실행
- 환경 변수로 클래스 패스 지정 가능
  - '시스템 환경 변수 편집'에서 CLASSPATH 변수를 만들어 클래스 패스로 사용할 폴더 등록
2) 패키지
- 클래스를 묶어 폴더로 구분하여 관리하는 방법
- 클래스명이 충돌하는 것을 방지
3) 임포트
- 매번 패키지명.클래스명으로 사용하게 되면 불편
- 패키지명.클래스명을 import하여 사용
4) 자바 기본 제공 패키지와 클래스
- java.lang (기본적인 클래스 포함)
  - 예외적으로 import 필요X
  - String 클래스 포함
  - 🗒️ 예시 : System.out.println 메서드
- java.io (입출력 관련 클래스 포함)
- java.net (네트워크 관련 클래스 포함)

📕 6. String 클래스

1) String 선언 방법
- 문자열은 글자들을 큰따옴표로 묶은 값
- 종류
  - String str1 = new String("김");
    ➡️ new 연산자와 문자열 리터럴 매개변수가 있는 생성자를 이용하여 객체를 힙에 만들고 그 참조값을 변수에 대입 (객체를 무조건 새로 만듦)
  - String str2 = "수";
    ➡️ 문자열 리터럴을 직접 대입 (이미 만들어진 객체 있다면 객체의 참조값을 변수에 대입)
2) 문자열형 변수의 참조 비교
pulbic class Ex02{ public static void main(String[] args) { String str1 = new String("java"); // str1 != str2 String str2 = new String("java"); String str3 = "java"; // str3 = str4 String str4 = "java"; } }
3) String 클래스의 메서드
- eqauls() : 변수의 내용이 같은지 비교
  - A.equals(B)
- compareTo() : 변수의 내용이 크다/같다/작다 사전순 비교
  - A.compareTo(B)
  - A.compareToIgnoreCase(B) // 대소문자 구분 없이 비교
- concat() : 문자열 합치기
  - A.concat(B)
  - A += B // 컴파일러가 자동 변환
- indexOf() : 문자열에서 문자의 위치 반환
  - num = A.indexOf(B)
  - A.indoxOf(B, num + 1) // 그다음 B위치 반환
- substring() : 문자열에서 특정 위치의 문자열 잘라냄
  - A.substring(B) // B 위치 이후 반환
  - A.substring(B, C) // B와 C 사이에 구간 반환
- length() : 문자열 길이
  - A.length()
- contains() : 문자열이 포함되어있는지 조사
  - A.contains(B)
- startsWith() : 시작하는 문자열이 s인지 조사
  - A.startWith(B)
- endsWith() : 끝나는 문자열이 s인지 조사
  - A.endsWith(B)
- isEmpty() : 문자열의 길이가 0이면 true 변환
- toLowerCase() : 소문자 변환
- toUpperCase() : 대문자 변환
- trim() : 앞뒤 공백 제거한 후 변환
- String.valueOf() : 기본 자료형의 값을 문자열로 변환
  - double e
    String s = String.valueOf(e);
- StringBuilder 클래스 : 문자열 연결 (내부에 변경 가능한 char[] 변수 가짐)
  - append("문자열") // 추가
  - delete(0, 3) // 구간 삭제
  - replace(3, 4, "문자열") // 값 변경
  - reverse() // 순서 반전
- StringBuffer 클래스 : StringBuilder와 기능 동일하지만, 스레드에 불안전함
- StringTokenizer 클래스 : 문자열 분할 (토큰으로 분할)
  - StringTokenizer("문자열", "자를 구분자")
  - hasMoreTokens() // 토큰이 있으면 true 반환
  - nextToken() // 토큰을 차례대로 가져옴

📕 7. 배열

1) 배열 선언
- 똑같은 자료형을 저장
- 자료형[] 변수명 = new 자료형[개수];
- 자료형 변수명[] = new 자료형[개수];
- 배열 생성 및 초기화
  - int[] arr = new int[] {1, 2, 3};
  - int[] arr = {1, 2, 3};
2) 기본 자료형
- int[] arr = new int[3];
  arr[0] = 100;
3) String 형
- String[] name = new String[3];
  name[0] = new String("kim"); // 문자열 리터럴로 대입X
4) 클래스형
- Dog[] arr = new Dog[3];
  arr[0] = new Dog("멍멍"); // 배열에 객체 저장(초기화)
5) 매개변수, 반환형
- pubic static int[] makeArray(int len);
  int [] arr = new int[3];
  return arr;

6) for ~ each문

배열의 길이만큼 반복하는 코드

int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};

for (int e : arr)
	sum += e;

7) 배열 관련 유틸리티 메서드
- fill() : 배열의 초기화
  - fill(int[] arr, int val) // val 값으로 배열 초기화
  - fill(int[] arr, int fromIndex, int toIndex, int val)
- copyOf()
  - copyOf(int[] original, int newLength) // original을 newLength 길이만큼 복사
  - copyOfRange(int[] original, int from, int to)
  - arraycopy(Object src, int srcPos, Object dest, int destPos, int length) // src의 srcPos에서 dest의 destPos로 length만큼 복사
- equals() : 두 배열의 데이터 비교 (배열 길이 다르면 false)
- sort() : 배열 내용 오름차순 정렬

📕 8. 예외 처리

1) 예외와 에러
- 에러
  - 컴파일 에러
  - 런타임 에러 : (예측 불가능) 시스템 에러, (예측 가능) 예외
- 예외 발생시
  - 프로그램 정상 종료
  - 예외 발생시 무시하고 프로그램 계속 실행
2) 예외 종류
- 실행 예외
  - 예외 처리를 하지 않아도 컴파일할 수 있는 비검사형 예외
  - 실행 단계에서 체크
  - ArithmeticException : 0으로 나누기와 같은 부적절한 산술 연산 수행할 때 발생
  - IllegalArgumentException : 메서드에 부적절한 매개변수를 전달할 때 발생
  - IndexOutOfBoundException : 배열, 벡터 등에서 범위를 벗어난 인덱스를 사용할 때 발생
  - NoSuchElementException : 요구한 원소가 없을 때 발생
  - NullPointerException : null값을 가진 참조 변수에 접근할 때 발생
  - NuberFormatException : 숫자로 바꿀 수 없는 문자열을 숫자로 변환하려 할 때 발생
- 일반 예외
  - 예외 처리를 하지 않으면 컴파일 오류가 발생해서 꼭 처리해야 하는 검사형 예외
  - 컴파일 단계에서 체크
  - ClassNotFoundException : 존재하지 않는 클래슬르 사용하려고 할 때 발생
  - NoSuchFieldException : 클래스가 명시한 필드를 포함하지 않을 때 발생
  - NoSuchMethodException : 클래스가 명시한 메서드를 포함하지 않을 때 발생
  - IOException : 데이터 읽기 쓰기 같은 입출력 문제가 있을 때 발생

3) 예외 처리하기

try {}
catch(예외 타입) {}
finally { 이 부분 마지막에 무조건 실행 }
예외 처리 합치기 : catch (예외1 || 예외2)
모든 예외 한번에 처리 : catch (Exception e)

import java.util.Scanner;
import java.util.InputMismatchException;

public class Ex03 {
	public static void main(String[] args)
  {
  	Scanner sc = new Scanner(System.in);
      
      try
      {
      	int num1 = sc.nextInt(); // 에러 발생 시점
          int num2 = 10 / num1; // 에러 발생 시점
          System.out.println(num2);
      }
      catch (InputMismatchException e)
      {
      	System.out.println(e.getMessage());
          // e.printStactTrace();
      }
      catch (ArithmeticException e)
      {
      	String str = e.getMessage();
          System.out.println(str);
          if (str.equals("/ by zero"))
          	System.out.println("0으로 나눌 수 없습니다");
      }
      finally // 반드시 실행
      {
      	System.out.println("Good Bye");
      }
  }
}

4) 예외 처리 미루기(던지기)

예외가 발생한 메서드에서 처리하지 않고 메서드를 호출한 곳으로 예외를 던져 호출 부분에서 예외 처리
던져진 예외를 처리하기 위해 Exception 상위 객체인 Throwable 사용

import java.util.Scanner;

public class Ex07 {
	public static void myMethod1()
  {
  	myMethod2(); 
  }
  
  public static void myMethod2()
  {
  	Scanner sc = new Scanner(System.in);
      
      int num1 = sc.nextInt(); // 에러 발생 시점
      int num2 = 10 / num1; // 에러 발생 시점
      System.out.println(num2);
  }
  
  public static void main(String[] args) {
  	try
      {
      	myMethod1(); // 여기로 myMethod1으로부터 예외가 넘어옴
      }
      catch (Trowable e)
      {
      	e.printStackTrace();
          System.out.println(e.getMessage());
      }
  }
}

5) 메서드에 예외 선언

메서드의 선언부만 보아도 메서드 사용시 어떤 예외를 처리하면 되는지 쉽게 알 수 있음

public static void myMethod2() throws ArimeticException, InputMismatchException
  {
  	Scanner sc = new Scanner(System.in);
      
      int num1 = sc.nextInt(); // 에러 발생 시점
      int num2 = 10 / num1; // 에러 발생 시점
      System.out.println(num2);
  }

📕 9. 자바의 기본 클래스

1) java.lang 클래스
- 자동 import됨
- lib > src.zip 파일 안에 위치
- Object : 최상위 클래스로 기본적인 메서드 제공
- String, StringBuffer, StringBuilder : 문자열을 처리하는 메서드 제공
- Number, Integer, Long, Float, Double : 기본형 데이터를 객체화
- System : 시스템 정보나 입출력을 처리하는 메서드 제공
- Math : 각종 수학 함수 제공
- Thread : 스레드 처리하는 메서드 제공
- Class : 실행 중에 클래스 정보 제공
2) Object 클래스
- 모든 자바 클래스의 최상위 클래스
- 모든 자바 클래스는 Object 클래스로부터 상속 받음 (extends Object 자동 사용)
- Object 클래스 메서드
  - toString() : 객체의 문자 정보 반환
  - equals(Object obj) : 두 객체가 동일한지 여부 반환 (객체의 주소값 비교, 보통은 오버라이딩하여 객체 안 변수값 비교로 사용)
  - hashcode() : 객체의 해시 코드 반환
  - clone() : 객체의 사본 생성
3) 래퍼 클래스
- 기본 자료형(정수형, 문자형, 논리형)에 대해서 객체로 인식되도록 포장한 클래스
- 기본 자료형 대신 래퍼 클래스 사용 이유
  - 클래스가 제공하는 편리한 메서드 사용 (값/형/진법 변환)
  - 클래스가 제공하는 상수 사용 (MIN_VALUE, MAX_VALUE)
  - 메서드 매개변수 형이 Object여서 기본 자료형을 사용 못하고 클래스 형태인 래퍼로 넘겨야 할 때 상요 (컬렉션 프레임워크)
- 래퍼 클래스 메서드
  - boolean
  - byte
  - char
  - short
  - int
  - long
  - float
  - double
  - valueOf()
  - max()
  - min()
  - sum()
  - toBinaryString()
  - toOctalString()
  - toHexString()
- Nuber 클래스
  - 수치형 래퍼 클래스가 상속하는 추상 클래스
  - byteValue()
  - shortValue()
  - intValue()
  - longValue()
  - floatValue()
  - doubleValue()
```
//Integer num = new Integer(20); 
Integer num = integer.valueOf(20);

System.out.println(num.intValue());
System.out.println(num.doubleValue()); // 형변환하여 반환 
```
- 문자열 ➡️ 수치형 형변환
  - parsePyte()
  - parseShort()
  - parseInt()
  - parseLong()
  - parseFloat()
  - parseDouble()
- 오브젝트의 비교
  - 래퍼 클래스의 오브젝트끼리 비교하려면 == 대신 equals() 사용
- 박싱 / 언박싱
  - 박싱 : 기본 타입 ➡️ 래퍼 클래스 (인스턴스 생성시)
  - 언박싱 : 래퍼 클래스 ➡️ 기본 타입 (래퍼 클래스에 정의된 메서드 호출시)
```
// 박싱
Integer iObj = Integer.valueOf(10);
Double dObj = Double.valueOf(3.14);

// 오토박싱
Integer iObj2 = 10;
Double dObj2 = 3.14;

// 메서드 호출을 통한 언박싱
int num1 = iObj.intValue();
double num2 = dObj.doubleValue();

// 오토 언박싱
int num1 = iObj2;
double num2 = dObj2;

// 래퍼 인스턴스 값 증가 방법
iObj = Integer.valueOf(iObj.intValue() + 10);
dObj = Double.valueOf(dObj.doubleValue() + 1.2);
```
4) Math 클래스
- 정의된 메서드는 모두 static 선언
- 기능 제공이 목적이고, 인스턴스 생성 목적X
- Math 클래스의 메서드
  - sqrt() : 제곱근
  - log() : 로그
  - pow() : 지수
  - PI() : 원주율
  - toRadians() : 라디안으로 변환
  - sin() : 사인
  - cos() : 코사인
  - tan() : 탄젠트
5) Random 클래스
- 임의의 랜덤 값을 만들어 낼 때 사용한느 클래스
- Random 클래스의 메서드
  - nextBoolean()
  - nextInt()
  - nextLong()
  - nextInt()
  - nextFloat()
  - nextDouble()
6) Arrays 클래스
- 배열의 초기화, 값 채우기, 복사, 정렬 기능
- Arrays 클래스의 메서드
  - Arrays.eqauls() : 객체 저장 배열의 비교 (기본형 주소값 비교, 오버라이딩하여 사용)
  - Arrays.sort() : 객체 저장 배열의 정렬

📕 10. 열거형, 가변 인수, 어노테이션

1) 열거형

서로 관련있는 상수들을 모아 놓고 대표할 수 있는 이름을 정의
자바에서 열거형을 클래스처럼 사용
enum 이름 {
// 요소 나열
}
열거형으로 모호함 피함 (상수 사용시 의미의 모호함 해결)

/* interface의 경우 (public static final 변수)
interface Human1 {
	int MAN = 1;   // 같은 값 가지고 있음
  int WOMAN = 2; // 잘못 사용하면 의미 전달에 있어 모호함
}

interface Machine1 {
	int TANK = 1;
  int AIRPLANE = 2;
}
*/

enum Human2 {MAN, WOMAN}
enum Machine2 {TANK, AIRPLANE}

public class Ex02 {
	public calss static void main(String[] args) {
  	createUnit(Machine2.TANK); // 알맞은 상수 사용
      createUnit(Human2.MAN); // 에러 (값이 동일한 잘못된 상수 사용)
      
      if (Hunam2.MAN == 0) // 에러 (숫자로 비교하면 에러가 남)
  }
}

2) 가변 인수
- 메서드 인수 개수가 가변적인 것
- 가변 인수는 항상 마지막에 위치
- 컴파일러가 배열 기반 코드로 수정하여 처리
```
public static void Hello(String ... vargs) // 가변 인수 표시
{
	for (String s : vargs) // 가변 인수 사용
  	System.out.println(s);
}
```

3) 어노테이션

자바 소스 코드에 추가하여 사용할 수 있는 메타 데이터

@Override

오버라이딩을 올바르게 했는지 컴파일러가 체크
오버라이딩 할 때 메서드명을 잘못 적는 실수하는 것을 방지

interface Unit4
{
	public void move(String str);
}

class Human4 implements Unit4
{
	@Override
    public void move(String str) // 오버라이딩
    {
    	System.out.println(str);
    }
}

@Deprecated
- 문제의 발생 소지가 있거나 개선된 기능의 다른 것으로 대체되어서 더 이상 필요 없음을 의미
- 호환성 유지를 위해서 존재하지만 이후에 사라질 수 도 있는 클래스/메서드
```
interface Unit5
{
	@Deprecated
    public void move(String str); // move가 run으로 대체됨
    public void run(String str);
}
```

@SuppressWarings

Deprecated는 경고 메시지만 표시되고, 실제로 없어지지 않음
경고 등 특정 메시지를 지정하면 해당 경고 메시지 출력X

interface Unit5
{
	@Deprecated
    public void move(String str); // move가 run으로 대체됨
    public void run(String str);
}

class Human5 implements Unit5
{
				@Override
    @SuppressWarings("deprecation")
    public void move(String str)
    {
    	System.out.println(str);
    }
    
    @Override
    public void run (String str)
    {
    	System.out.println(str);
    }
}

📒 자바 클래스 응용 프로그래밍

📕 1. 제네릭

1) 제네릭의 필요성

제네릭을 사용하지 않으면, 객체를 돌려받을 때 형변환 필요
프로그래머가 실수를 해도 확인이 어려움

class NPC 
{
	public String toString() {
  	return "This is a NPC"; // 기대 출력 결과
  }
}

class Camp
{
	private Object unit;
  
  public void set(Object unit) {
  	this.unit = unit;
  }
  
  public Object get() {
  	return unit;
  }
}

public class Ex03 {
	public static void main(String[] args) {
  	// 객체 생성
      Camp human =  new Camp();
      
      // (1) 자식 객체를 부모 타입의변수에 대입
      human.set(new NPC());
      
      // (2) 만약, Object가 아닌 잘못된 String 대입한다면
      human.set("난 공룡");
      
      // 꺼낼 때 형변환 필요
      NPC unit = (NPC)human.get();
      
      
      // (1)의 결과 : This is a NPC
      // (2)의 결과 : 난 공룡 (+ 에러 발생)
      System.out.println(unit); 
  }
}

2) 제네릭 기반의 클래스 정의
- 제너릭은 클래스, 메서드에서 사용할 자료형을 나중에 확정하는 기법
- 클래스나 메서드를 선언할 때가 아닌 사용할 때(객체를 생성할 때, 메서드 호출할 때) 정함
- 구현
  클래스명<타입 매개변수>(매개변수화 타입) i = new 클래스명<타입 인수>();
  class 클래스명<T(타입 매개변수)> {}
- 타입 매개변수 규칙
  - 보통 1문자, 대문자
  - E (element)
  - K (key)
  - N (number)
  - T (type)
  - V (value)
- 장점
  - 중복된 코드의 결합 & 간소화
  - 데이터 가져올 때 형변환 없이 가져옴
  - 데이터 대입시 다른 자료형 대입되는 것 방지 (강한 자료형 체크)
```
// 제네릭 사용 결과
class NPC 
{
	public String toString() {
  	return "This is a NPC"; 
  }
}

class Camp<T> {
	private T unit;
  
  public void set(T Unit) {
  	this.unit = unit;
  }
  
  public T get() {
  	return unit;
  }
}

public class Ex05 {
	public static void main(String[] args) {
  	Camp<NPC> human = new Camp<>();
      
      human.set(new NPC());
      
      NPC unit = human.get();
      
      System.out.println(unit);
  }
}
```
3) 매개변수 여러 개일 때 제네릭 클래스 정의
class Camp<T1, T2> { private T1 param1; private T2 param2; public void set(T1 o1, T2, o2) { param1 = o1; param2 = 2; } public String toString() { return param1 + '&' + param2; } } public class Ex07{ public static void main(String[] args) { Camp<String, Integer> camp = new Camp<>(); camp.set("Apple", 25); System.out.println(camp); } }

4) 제네릭 클래스의 매개변수 타입 제한

상속 관계를 표시하여 매개변수의 타입 제한 가능
인스턴스 생성시 타입 인수로 Number/상속하는 클래스만 올 수 있도록 설정

// 매개변수 타입을 제한하지 않은 경우
class Camp<T> {
	private T ob;
  ...
  
  public int toIntValue() {
  	return ob.intValue(); // 에러 (아무 자료형이나 들어올 수 있음)
  }
}

// 매개변수 타입을 제한하는 경우
class Camp<T extends Number> { // Number로 제한
	private T ob;
  ...
  
  public int toIntValue() {
  	return ob.intValue(); // 정상
  }
}

5) 제네릭 메서드의 정의

클래스가 아닌 메서드 하나에 대해서도 제네릭 정의 가능
제네릭 메서드는 메서드 호출 시점에 결정됨
타입 인수 생략 가능 (생략된 이수는 들어온 데이터 자료형으로 추론)

class MyData 
{
	public static <T> T showData(T data) // 앞의 <T>가 뒤의 매개변수 자료형을 결정함
  {
  	if (data instanceof String)
      	System.out.println("String");
      else if (data instanceof Integer)
      	System.out.println("Integer");
      else if (data instanceof Double)
      	System.out.println("Double");
  }
}

public class Ex09 {
	public static void main(String[] args) {
  	MyData.<String>showData("Hello"); // 메서드 호출 시점에 데이터 타입 결정
      MyData.showData(1); // 타입 인수 생략
      MyData.showData(1.0);
  }
}

📕 2. 컬렉션 프레임워크

1) 자료구조
- 대량의 데이터를 효율적으로 관리하는 메커니즘
- 종류
  - 배열 (크기 고정, 데이터 추가/삭제 불가)
  - 리스트 (원소가 원소를 가리켜서 관리, 데이터 추가/삭제 쉬움)
  - 스택 (한 쪽 끝에서만 자료 넣고 빼는 선형 구조)
  - 큐 (먼저 집어넣은 데이터가 먼저 나오는 구조)
  - 트리 (부모 노드 밑에 여러 자식 노드가 연결되는 구조)
2) 컬렉션 프레임워크의 구조
- 개발자가 자료구조를 편리하게 사용할 수 있도록 컬렉션 프레임워크 제공
- 컬렉션 프레임워크에서 제공한느 인터페이스는 상속관계
  - Map<K, V>
  - List<E> ➡️ Collection<E> ➡️ Iterable<E>
    Set<E>
    Queue<E>
- 컬렉션 프레임워크에 속하는 인터페이스
  - List<E> : 순서가 있는 데이터 집합 (데이터 중복 허용)
  - Set<E> : 순서 유지되지 않느 집합 (데이터 중복X)
  - Map<K, V> : 키(key)와 값(value)로 이루어진 데이터 집합 (키는 중복X, 값은 중복 허용)

3) List<E> 인터페이스를 구현하는 컬렉션 클래스

데이터 저장 순서 유지
동일 데이터의 중복 저장 허용

ArrayList<E> : 배열 기반 자료구조 (배열 이용)

장점 : 객체의 참조 속도 빠름
단점 : 객체 추가시 저장 공간을 늘리는 과정에서 시간 소요, 객체 삭제시 많은 연산 필요

import java.util.ArrayList;
import jaava.util.List;

public class Ex01 {
	public static void main(String[] args) {
    	List<String> list = new ArrayList<>();
        
        // 객체 저장 (순서 있음, 중복 허용)
        list.add("orange");
        list.add("apple");
        list.add("apple"); 
        list.add("banana"); // orange, apple, apple, banana
        
        // 객체 참조
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) 
        	System.out.print(list.get(i) + '\t');
            
        // 첫 번째 객체 삭제
        list.remove(0); // apple, apple, banana
    }
}

LinkedList<E> : 연결 기반 자료구조 (리스트 이용)

장점 : 객체 추가, 삭제 속도 빠름 (저장 공간 늘리는 과정 간단)
단점 : 객체 참조 과정이 복잡

import java.util.LinkedList;
import jaava.util.List;

public class Ex01 {
	public static void main(String[] args) {
    	List<String> list = new LinkedList<>();
        
        // 객체 저장 (순서 있음, 중복 허용)
        list.add("orange");
        list.add("apple");
        list.add("apple"); 
        list.add("banana"); // orange, apple, apple, banana
        
        // 객체 참조
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) 
        	System.out.print(list.get(i) + '\t');
            
        // 첫 번째 객체 삭제
        list.remove(0); // apple, apple, banana
    }
}

Iterator 반복자

저장된 인스턴스의 순차적 접근에 for문, Iterator 반복자 이용
iterator() 메서드로 반복자 구하기
한 번 사용한 반복자는 다시 사용X

import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedList;
import jaava.util.List;

public class Ex01 {
	public static void main(String[] args) {
    	Iterator<String> itr = list.iterator(); // 반복자 획득
        
        String str;
        while (itr.hasNext()) // 반복자를 이용한 순차적 참조
        {
        	str = itr.next();
            System.out.print(str + '\t');
            
            if (str.equals("orange:)
            	itr.remove();
        }
        
        itr = list.iterator(); // 반복자 다시 획득
        
        while(itr.hasNext()) // 삭제 후 결과 확인 
        	System.out.print(itr.next() + '\t');
    }
}

리스트 형식 바꾸기

매개변수로 전달된 객체들은 저장한 컬렉션 객체의 생성 및 반환
생성된 리스트 객체는 요소를 추가/삭제할 수 없는 객체

import java.util.Iterator;
			import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.LinkedList;
import jaava.util.List;

public class Ex01 {
	public static void main(String[] args) {
    	List<String> list = Arrays.asList("홍길동", "전우치", "손오공", "전우치");
        // list.add("멀린"); // 에러 (추가 불가)
        list = new ArrayList<>(list); // 수정 가능한 객체로 변환
        list.add("해리포터");
        
        /* ArrayList<E> 객체의 순환 */
        for(Iterator<String> itr = list.iterator(); itr.hasNext(); )
        	System.out.println();
            
         
        HashSet<String> set = new HashSet<>(list); // 중복 제거 (ArrayList<E>를 HashSet으로 변환)
        list = new LinkedList<>(set); // HashSet를 LinkedList로 변환
        
        /* LinkedList<E> 객체의 순환 */
        for (String s : list)
        	System.out.print(s + '\t');
    }
}

컬렉션 프레임워크에 기본 자료형을 데이터로 사용
- 제네릭 부분에 클래스 타입 지정해야 함 (기본 자료형X)
- 래퍼 클래스들은 오토 박싱(int ➡️ Integer)과 오토 언박싱(Integer ➡️ int)이 되어 기본 자료형 사용하는데 제약사항X
- List<Integer> list = new LinkedList<>(); // O
  List<~~int~~> list = new LinkedList<>(); // X

4) Set<E> 인터페이스를 구현하는 컬렉션 클래스
- 저장 순서가 유지X
- 데이터 중복 저장 허용X
- HashSet<E>
- import java.util.HashSet; import java.util.Iterator; import java.util.Set; public class Ex01 { public static void main(String[] args) { Set<String> set = new HashSet(); // HashSet으로 객체 생성, Set으로 사용 // 객체 저장 (순서 없음, 중복 허용X) list.add("orange"); list.add("apple"); list.add("apple"); list.add("banana"); // orange, apple, banana System.out.println(set.size()); // 객체 수 // 반복자를 이용한 전체 출력 for(Iterator<String> itr = set.iterator(); itr.hasNext(); ) System.out.print(itr.next() + '\t'); // 향상된 기능의 for문을 이용한 전체 출력 for (String s : set) System.out.print(s + '\t'); // orange, apple, banana } }
- TreeSet<E>
  - 자료의 중복 허용X
  - 출력값 정렬 (이진 탐색 트리 이용)
```
import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;

public class Ex01 {
	public static void main(String[] args) {
    	TreeSet<String> tree = new TreeSet<>();
        
        // 객체 저장 (순서 없음, 중복 허용X)
        tree.add("orange");
        tree.add("apple");
        tree.add("apple"); 
        tree.add("banana"); // orange, apple, banana
        
        System.out.println(tree.size()); // 객체 수
        
        // 반복자를 이용한 전체 출력
        for(Iterator<String> itr = tree.iterator(); itr.hasNext(); )
        	System.out.print(itr.next() + '\t');   
    }
}
```

5) Queue<E> 인터페이스를 구현하는 컬렉션 클래스

Queue 구현

Queue<String> q = new LinkedList<>();

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class Ex01 {
	public static void main(String[] args) {
    	Queue<String> q = new LinkedList<>();
        
        // 데이터 저장
        q.offer("A");
        q.offer("B");
        q.offer("C"); // A B C
        
        System.out.println(que.size()); // 큐 크기
        System.out.println(que.peek()); // 다음에 나올 값 확인 (A)
        System.out.println(que.poll()); // 객체 꺼내기 (A)
    }
}

Stack 구현

Deque<String> deq = new ArrayDeque<>();
Deque<String> deq = new LinkedList<>();

import java.util.ArrayDeque;
import java.util.Deque;

public class Ex01 {
	public static void main(String[] args) {
    	Deque<String\> deq = new ArrayDeque<>();
        // Deque<String\> deq = new LinkedList<>(); // 동일
        
        // 데이터 (앞) 저장
        deq.offerFirst("A");
        deq.offerFirst("B");
        deq.offerFirst("C"); // C B A
        // 데이터 (뒤) 저장)
        deq.offerLast("D");
        deq.offerLast("E");
        deq.offerLast("F"); // C B A D E F
        
        // 데이터 (앞) 꺼내기
        System.out.println(deq.pollFirst()); // C
        
        // 데이터 (뒤) 꺼내기
        System.out.println(deq.pollLast()); // F
    }
}

6) Map<K,V> 인터페이스를 구현하는 컬렉션 클래스

객체 Key값은 유일, value값 중복 가능

HashMap<K,V>

내부적으로 해시 알고리즘에 의해 구현
Interable<T> 인터페이스 구현되어 있지 않아 for문/Iterator 얻어서 순차적 접근 가능

import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

public class Ex01 {
	public static void main(String[] args) {
    	HashMap<String, String> map = new HashMap<>();
        
        // 데이터 저장 (Key-Value 기반)
        map.put("홍길동", "010-1234-1443");
        map.put("전우치", "010-4321-1446");
        map.put("손오공", "010-9876-1443");
        
        // 데이터 확인
        System.out.println(map.get("홍길동");
        
        // 데이터 삭제
        map.remove("손오공");

		/* Key만 담고 있는 컬렉션 객체 생성 */
		Set<String> ks = map.keySet();
        
        // 전체 key 출력 (향상된 기능의 for문 기반)
        for(String s : ks)
        	System.out.print(s + '\t');
            
        // 전체 Value 출력 (향상된 기능의 for문 기반)
        for(String s : ks)
        	System.out.print(map.get(s).toString() + '\t');
        // 전체 Value 출력 (반복자 기반)
        for(Iterator<String> itr = ks.iterator(); itr.hasNext(); )
        	System.out.print(map.get(itr.next()).toString() + '\t');
    }
}
```

TreeMap<K,V>

TreeSet처럼 이진 탐색 트리로 구현
key값으로 정렬해서, key값 해당 클래스에 Comparable/Comparator 인터페이스 구현되어 있어야 함
Iterable<T> 인터페이스는 구현하지 않았지만, keySet() 메서드 호출을 통해서 Key 컬렉션 객체를 통해 순차적 접근 가능

import java.util.TreeMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

public class Ex01 {
	public static void main(String[] args) {
    	TreeMap<String, Integer> map = new TreeMap<>();
        
        // 데이터 저장 (Key-Value 기반)
        map.put("홍길동", "010-1234-1443");
        map.put("전우치", "010-4321-1446");
        map.put("손오공", "010-9876-1443");
        
		/* Key만 담고 있는 컬렉션 객체 생성 */
		Set<String> ks = map.keySet();
        
        // 전체 key 출력 (향상된 기능의 for문 기반)
        for(String s : ks)
        	System.out.print(s + '\t');
            
        // 전체 Value 출력 (향상된 기능의 for문 기반)
        for(String s : ks)
        	System.out.print(map.get(s).toString() + '\t');
        // 전체 Value 출력 (반복자 기반)
        for(Iterator<String> itr = ks.iterator(); itr.hasNext(); )
        	System.out.print(map.get(itr.next()).toString() + '\t');
    }
}

7) 컬렉션 기반 알고리즘
- 정렬
  - 정렬시 Collections.sort() 메서드 사용
  - 객체 크기 비교해야 정렬할 수 있어서 객체의 클래스는 Comparable<T> 인터페이스 구현한 상태여야 함
```
import.java.util.ArrayList;
import.java.util.Arrays;
import.java.util.Collections;
import.java.util.List;

public class Ex01 {
	public static void main(String[] args) {
    	List<String> list = Arrays.asList("홍길동", "전우치", "손오공", "멀린"); // 크기 변경 불가능한 리스트
        list = new ArrayList<>(); // 크기 변경 가능하도록 리스트 새로 생성
        
        Collections.sort(list); // 리스트 정렬 (원본 데이터 변경)
    }
}
```
- 검색
  - 이진 탐색 기능 이용하여 리스트 안에 데이터 확인
  - 이진 탐색을 위해 데이터가 먼저 정렬되어 있어야 함
```
import.java.util.ArrayList;
import.java.util.Collections;
import.java.util.List;

public class Ex01 {
	public static void main(String[] args) {
    	List<String> list = new ArrayList<>();
        
        list.add("홍길동");
        list.add("전우치");
        list.add("손오공");
        
        Collections.sort(list); // 정렬
        
        int idx = Collections.binarySearch(list, "홍길동"); // idx = 2
    }
}
```
- 복사
- import.java.util.ArrayList; import.java.util.Arrays; import.java.util.Collections; import.java.util.List; public class Ex01 { public static void main(String[] args) { List<String> src = Array.asList<"홍길동", "전우치", "손오공", "멀린"); // 수정 가능한 리스트 생성 List<String> dst = new ArrayList<>(src); // 정렬하여 결과 출력 Collections.sort(dst); // 멀린, 손오공, 전우치, 홍길동 // 정렬 이전의 상태로 되돌리기 // 원본 src의 데이터를 dst에 복사 Collections.copy(dst, src); // 홍길동, 전우치, 손오공, 멀린 // 데이터 수정 dst.remove(0); // 전우칭, 손오공, 멀린 } }

📕 3. 내부 클래스, 람다식

1) 내부 클래스
- 클래스 안에 클래스 선언할 때, 안쪽 클래스(중첩 클래스)와 중첩 클래스를 가진 클래스(외부 클래스)
- 중첩 클래스 구분
  - 스태틱 중첩 클래스 (스태틱이지만 내부 클래스 아님)
  - 논스태틱 중첩 클래스 (내부 클래스) : 멤버 내부 클래스 / 지역 내부 클래스 / 익명 내부 클래스
```
class MyClass // 외부 클래스
{
	static clas NestedClass{} // 스태틱 중첩 클래스
  class c1{} // 멤버 내부 클래스
  
  public void myFunc()
  {
  	class c2{} // 지역 내부 클래스
  }
}
```

2) 멤버 내부 클래스

외부 클래스는 내부 클래스를 멤버 변수처럼 사용 가능 (외부클래스.new 내부클래스 생성자();)

class Outer // 외부 클래스
{
	private int speed = 10;
  
  class MemberInner // 멤버 내부 클래스 
  {
  	public void move()
      {
      	// 외부 클래스의 자원(speed 변수) 사용 가능
          System.out.prinf(speed);
      }
  }
  
  public void getMarine() // 외부 클래스의 메서드에서 내부 클래스 객체 만들고 참조 가능
  {
      MemberIneer ineer = new MemberIneer();
      inner.move();
   }
}

public class Ex01 {
	public static void main(String[] args) 
  {
  	Outer out = new Outer();
      out.getMarine(); // out 기반으로 생성된 객체의 메서드 호출
      
      Outer.MemberInner in = out.new MemberInner(); // out 기반으로 내부 클래스 객체 생성
      inner.move(); // inner 기반으로 생성된 객체의 메서드 호출
  }
}

3) 지역 내부 클래스

메서드, if문, while문 등 중괄호 블록 안에 정의되어있는 클래스
해당 메서드 안에서만 객체 생성 가능 (클래스 정의를 깊이 숨길 수 있음)

class HumanCamp
{
	private int speed = 10;
  
  public void getMarine()
  {
  	class Marine // 지역 내부 클래스
      {
      	public void move() {
          	System.out.println(speed); // 내부 클래스라서 외부 클래스 자원 사용 가능 
          }
      }
      
      Marine inner = New Marine(); // 해당 메서드 안에서만 생성 가능 (객체의 생성 제한)
      inner.move();
  }
}

public calss Ex02 {
	public static void main(String[] args) {
  	HumanCamp hc = new HumanCamp();
      
      hc.getMarine();
  }
}

4) 익명 내부 클래스

지역 내부 클래스는 해당 메서드에서만 클래스 생성이 가능하므로 제한적으로 클래스명 사용
클래스명을 생략한 지역 내부 클래스

interface Unit
{
	void move();
}

class HumanCamp
{
	private int speed = 10;
  
  // class Marine implements Unit
  // {
  //	  public void move()
  //   {
  //    	System.out.println(speed);
  //    }
  // }
  // return new Marine();
  
  // 이름 생략, 이름이 없으므로 부모 클래스나 인터페이스 이름 사용
  return new Unit()
  {
  	public void move() 
      {
      	System.out.println(speed);
      }
  }
}

public class Ex04 {
	public static void main(String[] args) {
  	HumanCamp hc = new HumanCamp();
      
      Unit unit = hc.getMarine();
      unit.move();
  }
}

5) 람다식

자바에서 클래스 만들고, 클래스 안에 기능을 구현한 만든 후 객체로 메서드 호출하는 불편함 해소
인터페이스의 메서드는 무조건 구현이 필요해서, 람다식이 인터페이스의 메서드에 할당됨

익명 내부 클래스 ➡️ 람다식

Unit unit = new Unit() {// 익명 클래스
public void move (String s) -> { System.out.println(s);}};
익명 내부 클래스

interface Unit
{
	void move(String s);
}

public class Ex06 {
	public static void main(String[] args) {
    	Unit unit = new Unit() // 인터페이스 메서드를 익명 클래스로 구현
        {
        	public void move(String s)
            {
            	System.out.println(s);
            }
        };
        
        unit.move();
    }
}

람다식

@FuntionalInterface 
interface Unit // 인터페이스에 메서드 추가시 에러 발생 
{
	void move(String s);
}

@FuntionalInterface
interface Unit2
{
	void calc(int a, int b);
}

@FuntionalInterface
interface Unit3
{
	String move();
}

public class Ex06 {
	public static void main(String[] args) {
    	Unit unit;
        
        /* 매개변수 1개 */
        unit = (String s) -> { System.out.println(s); };
        // 중괄호 구현부가 1문장이면 중괄호 생략 가능
        unit = (String s) -> System.out.println(s);
        // 매개변수 1개이면 자료형 생략 가능
        unit = (s) -> { System.out.println(s); };
         // 매개변수 1개이면 소괄호 생략 가능
        unit = s -> System.out.println(s);
        // (오류) 구현부에 return 있을 경우 중괄호 생략X
        unit = (String s) -> return s.length();

       
        /* 매개변수 2개 */
        Unit2 unit2;
        unit2 = (a, b) -> { return a + b; };
        
        // (오류) 매개변수 2개 이상이면 소괄호 생략X
        unit2 = a, b -> { return a + b; };
        // (오류) 매개변수 2개 이상이면 중괄호 생략X
        unit2 = (a, b) -> return a + b; 
        // 구현부에 return만 있을 경우 return과 중괄호 생략 가능
        unit = s -> s.length();
        unit2 = (a, b) -> a + b;
        
        
         /* 매개변수 0개 */
         Unit3 unit3;
         // 매개변수 없을 경우 소괄호 생략X
         unit3 = () -> { return "Hi"; };
         
         System.out.println(unit3.move());
    }
}

6) 함수형 인터페이스
- 람다식을 선언하는 전용 인터페이스
- 익명 함수와 매개변수만으로 구현 (단 하나의 메서드만 가짐)
  - 인터페이스에 @FunctionalInterface 어노테이션으로 함수형 인터페이스 표시
  - 메서드 추가할 경우 에러 발생 (어떤 메서드에 익명 함수 대입할지 모호해지기 때문)

📕 4. 스트림

1) 스트림
- 컬렉션, 배열로 만드는 연속적인 데이터의 흐름을 반복적으로 처리하는 기능
- 특징
  - 스트림 연산은 기존 자료를 변경X
  - 스트림 연산은 중간 연산과 최종 연산으로 구분
  - 한 번 생성하고 사용한 스트림은 재샤용 불가
- java.util.stream 패키지 멤버
- BaseStream 인터페이스를 부모로 하여 4가지 스트림 제공
  - Stream
  - IntStream
  - LongStream
  - DoubleStream
2) 중간 연산, 최종 연산
- 과정
  - 1️⃣ : 스트림 생성
  - 2️⃣ : 중간 연산
  - 3️⃣ : 최종 연산
- 중간 연산
  - filter() : 조건에 맞는 요소 추출
  - map() : 조건에 맞는 요소 변환
  - sorted() : 정렬
- 최종 연산
  - 스트림 자료를 소모하면서 연산 수행
  - 최종 연산 후에 스트림은 더 이상 다른 연산을 적용할 수 없음
  - forEach() : 요소를 하나씩 꺼냄
  - count() : 요소 개수
  - sum() : 요소 합
```
import java.util.Arrays;
import java.util.stream.IntStream;

public class Ex01 {
	public static void main(String[] args) {
  	int[] arr = {1, 2, 3, 4. 5};
      
      // 스트림 생성
      IntStream stm1 = Arrays.stream(arr);
      
      // 중간 연산
      IntStream stm2 = stm1.filter(n -> n%2 == 1);
      
      // 최종 연산
      int sum = stm2.sum();
      
      System.out.println(sum);
  }
}
```

3) 파이프라인 구성

Stream 인터페이스가 제공하는 메서드는 대부분 반환 타입이 Stream이므로 메서드를 연속해 호출 가능
스트림 연산을 연결해 파이프라인으로 구성

import java.util.Arrays;

public class Ex02 {
	public static void main(String[] args) {
  	int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
      
      // Pipeline 구성
      int sum = Arrays.stream(arr) // 스트림 생성 
     			.filter(n -> n%2 == 1) // 중간 연산
              	.sum();  // 최종 연산 
                  
      System.out.println(sum);
  }
}

4) 컬렉션 객체 vs 스트림

스트림 사용시 컬렉션만 사용한 것보다 코드가 간결하고 쉽게 의미 확인 가능

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class Ex03 {
	public static void main(String[] args) {
  	int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
      
      // 컬렉션 프레임워크를 이용한 방식
      for (int i : arr) {          // 필터링 
      	if (i%2 == 1) 
          {
          	list.add(i);
          }
      }
      Collections.sort(list);       // 정렬
      for (int i : list) {           // 요소 추출
      	System.out.print(i + "\t");
      }
      
      // Stream 이용한 방식
      Arrays.stream(arr)
      		.filter(n -> n%2 == 1) // 필터링
              .sorted()             // 정렬
              .forEach(n -> Stream.out.print(n + "\t"); // 요소 추출
  }
}

5) 여러 가지 중간 연산

sorted()

스트림을 구성하는 데이터를 조건에 따라 정렬하는 연산

import java.util.Array;
import java.util.list;

public class Ex04 {
	public static void main(String[] args) {
    	List<String> List = Arrays.asList("홍길동", "멀린", "해리포터");
        
        // 사전순 정렬
        list.stream()
        	.sorted()
            .forEach(n -> System.out.print(n + "\t");
            
        // 글자 길이순 정렬
        list.stream()
        	.sorted((s1, s2) -> s1.length() - s2.length())
            .forEach(n -> System.out.print(n + "\t");
            
         System.out.println();
    }
}

map()

스트림을 구성하는 데이터를 조건에 따라 변환

import java.util.Array;
import java.util.list;

public class Ex05 {
	public static void main(String[] args) {
    	List<String> list = Arrays.asList("apple", "banana", "orange");
        
        list.steam()
        	.map(s -> s.toUpperCase()) // 데이터를 하나씩 받아서 대문자로 변환
            .forEach(n -> System.out.print(n + "\t"));
            
        System.out.println();
    }
}

sum(), count(), average(), min(), max()

합, 개수, 평균, 최소, 최대 함수

import java.util.stream.IntStream;

public class Ex06 {
	public static void main(String[] args) {
    	// 합
        int sum = IntStream.of(1, 3, 5. 7. 9)
        					.sum();
        System.out.println(sum);
        
       // 개수
        long cnt = IntStream.of(1, 3, 5. 7. 9)
        					.count();
        System.out.println(cnt);
        
       // 평균
       IntStream.of(1, 3, 5. 7. 9)
        		.average()
                .ifPresent(avg -> System.out.println(avg));
        
       // 최소
       IntStream.of(1, 3, 5. 7. 9)
        		.min()
                .ifPresent(min -> System.out.println(min));
        
       // 최대
       IntStream.of(1, 3, 5. 7. 9)
        		.max()
                .ifPresent(max -> System.out.println(max));
    }
}

reduce()

정의된 연산이 아닌 프로그래머가 직접 지정하는 연산 적용
reduce(초기값, (전달되는 요소) -> 수행해야 할 기능);

// 문자열 길이를 세서 긴 문자열 남기기
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class Ex06 {
	public static void main(String[] args) {
    	List<String> list1 = Arrays.asList("홍길동", "전우치", "손오공");
        
        String name1 = list1.stream()
        	.reduce("이순신", (s1, s2) ->
           	 	s1.length() >= s2.length() ? s1 : s2);
        System.out.println(name1); // 이순신
        
        List<String> list2 = Arrays.asList("해리포터", "호그와트", "그리핀도르");
        
        String name2 = list2.stream()
        	.reduce("김수현", (s1, s2) -> 
            	 s1.length() >= s2.length() ? s1 : s2);
        System.out.println(name2); // 해리포터 (길이가 같을 경우 초기값 남음)
    }
}

📕 5. 입출력 스트림

1) 자바의 입출력 스트림
- 자바 입출력 모델의 모든 입출력을 입출력 스트림을 통해 처리하는 기능
  - 파일에서의 입출력
  - 키보드와 모니터의 입출력
  - 그래픽카드, 사운드카드의 입출력
  - 프린터, 팩스 등 출력 장치의 입출력
  - 인터넷으로 연결되어 있는 서버 또는 클라이언트 입출력
- 구분
  - 대상의 기준) 입력 스트림 / 출력 스트림
  - 자료의 종류) 바이트 단위 스트림 / 문자 단위 스트림
  - 기능) 기반 스트림 / 보조 스트림(필터 스트림)
2) 입출력 스트림의 구분
- 입력 스트림 : 대상으로부터 자료를 읽어들이는 스트림
  - 자바 응용 프로그램 ⬅️ 입출력 자료
  - FileInputStream, FileReader, BufferedInputStream, BufferedReader
- 출력 스트림 : 대상으로 자료를 출력하는 스트림
  - 자바 응용 프로그램 ➡️ 입출력 자료
  - FileOutputStream, FileWriter, BufferedOutputStream, BufferedWriter
- 바이트 단위 스트림 : 동영상, 음악 파일 등을 읽고 쓸 때 사용
  - FileInputStream, FileOutputStream, BufferedInputStream, BufferedOutputStream
- 문자 단위 스트림 : 바이트 단위로 자료를 처리하면 문자는 깨짐 (2바이트 단위로 처리하도록 구현된 스트림)
  - FileReader, FileWriter, BufferedReader, BufferedWriter
- 기반 스트림 : 대상에 직접 자료를 읽고 쓰는 기능의 스트림
  - FileInputStream, FileOutputSteam, FileReader, FileWriter
- 보조 스트림 : 직접 읽고 쓰는 기능은 없이 추가적인 기능을 더해주는 스트림 (항상 기반 스트림이나 또 다른 보조 스트림을 생성자 매개변수로 포함함)
  - InputStreamReader, OutputStreamWriter, BufferedInputStream, BufferedOutputStream

3) 파일 대상 입출력 스트림 생성

파일 대상 출력 스트림 생성

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;

public class Ex01 {
	public static void main(String[] args) throws IOException {
  	OutputStream out = new FileOutputStream("data.txt"); // 파일 생성하고, 파일에 스트림 생성
      
      out.write(65); // 스트림을 통해 데이터 전송 (ASCII 코드 65 = 'A')
      out.close(); // 파일 닫기 
  }
}

입출력 스트림 예외 직접 처리

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;

public class Ex02 {
	public static void main(String[] args) {
  	OutputStream out = null;
      
      try 
      {
      	out = newFileOutputStream("data.txt");
          out.write(65);
      }
      catch (IOException e)
      {
      }
      finally
      {
      	if (out != null)
          {
          	try
              {
              	out.close(); // 에러 발생해도 확실히 종료하기 위해 finally로 이동
              }
              catch (IOException e2)
              {
              }
          }
      }
  }
}

입출력 스트림 예외 처리 개선
- try~with~resource 사용

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;

public class Ex02 {
	public static void main(String[] args) {
  	
      try (OutputStream out = new FileOutputStream("data.txt")) // 스트림 닫지 않아도 자바에서 자동 처리
      {
      	out.write(65);
      }
      catch (IOException e)
      {
      	e.printStackTrace();
      }
  }
}

파일 대상 입력 스트림 생성

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;

public class Ex02 {
	public static void main(String[] args) {
      try (InputStream in = new FileInputStream("data.txt")) 
      {
      	int dat = in.read(); // 데이터 1바이트 읽음
      }
      catch (IOException e)
      {
      	e.printStackTrace();
      }
  }
}

바이트 단위 입력 및 출력 스트림 이용 파일 복사

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.io.IOException;
import java.time.Duration;
import java.time.Instant;

public class Ex02 {
	public static void main(String[] args) {
  	
      String src = "./src/FileRead.java";
      String dst = "FileRead1.txt";
      
      try (InputStream in = new FileInputStream(src); OutputStream out = new FileOutputStream(dst))
      {
      	Instant start = Instant.now(); // 복사에 걸린 시간 측정을 위해 시간 클래스 이용해 현재 시각 구함
          
          int data;
          while(true) // 한 바이트씩 소스 파일의 스트림으로부터 데이터 읽어 대상 파일 스트림에 써줌
          {
          	data = in.read();
              if(data == -1) // 더 이상 데이터 읽지 못하면 -1 반환
              	break;
              out.write(data);
          }
          
          Instant end = Instant.now();
          System.out.println(Duration.between(start, end).toMillis()); // 복사에 걸린 시간
      }
      catch (IOException e)
      {
      	e.printStackTrace();
      }
  }
}

버퍼를 이용한 파일 복사
- 메모리를 이용하여 버퍼에 저장해서 한 번에 읽고 쓴느 방식으로 하드웨어적 I/O 횟수 줄임

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.io.IOException;
import java.time.Duration;
import java.time.Instant;

public class Ex02 {
	public static void main(String[] args) {
  	String src = "./src/FileRead.java";
      String dst = "FileRead1.txt";
      
      try (InputStream in = new FileInputStream(src); OutputStream out = new FileOutputStream(dst))
      {
      	byte[] buf = new byte[1024]; // 데이터 담을 버퍼로 바이트 배열 1KB 크기 생성
          int len;
          
          Instant start = Instant.now();
          
          int data;
          while(true) // 버퍼 크기만큼 한 번에 읽음
          {
          	len = in.read(buf);
              if(len == -1) 
              	break;
              out.write(buf, 0, len);
          }
          
          Instant end = Instant.now();
          System.out.println(Duration.between(start, end).toMillis()); // 복사에 걸린 시간
      }
      catch (IOException e)
      {
      	e.printStackTrace();
      }
  }
}

4) 보조 스트림

기반 스트림(직접 자료 읽고 쓰는 기능)에 추가적인 기능 더해주는 스트림
버퍼링 기능 제공하는 필터 스트림

import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.time.Duration;
import java.time.Instant;

public class Ex02 {
	public static void main(String[] args) {
  	String src = "./src/FileRead.java";
      String dst = "FileRead1.txt";
      
      try (BufferedInputStream in = new BufferedInputStream(new FileInputStream(src));
      	BufferedOutputStream out = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(dst))) // 기반 스트림에 없는 기능 추가 (기반 스트림 : FileInputStream, 보조 스트림 : BufferedInputStream)
      {
      	Instant start = Instant.now();
          
          int data;
          while(true) // 1 바이트씩 읽고 있지만 보조 스트림에 의해 버퍼링처럼 동작
          {
          	data = in.read();
              if(data == -1) 
              	break;
              out.write(data);
          }
          
          Instant end = Instant.now();
          System.out.println(Duration.between(start, end).toMillis()); // 복사에 걸린 시간
      }
      catch (IOException e)
      {
      	e.printStackTrace();
      }
  }
}

5) 문자 스트림

FileInputStream으로 파일 읽으면 한글 등 문서는 글자 깨짐 (2바이트 필요한데 1바이트씩 읽어서 발생)
FileReader/FileWriter 클래스를 사용해서 입출력 스트림에서 2바이트씩 데이터 처리
FileWriter

import java.io.FileWriter;
import java.io.Writer;
import java.io.IOException;

public class Ex01 {
	public static void main(String[] args) {
  	try(Writer out = new FileWriter("text.txt"))
      {
      	for(int ch = (int)'A'; ch < (int)('Z' + 1); ch++)
          	out.write(ch); // char를 int로 형변환해서 A부터 Z까지 반복
               
          // out.write("\r\n")과 동일
          out.write(13); // 캐리지 리턴 값 저장 (현재 위치 커서를 맨 앞으로 이동)
          out.write(10); // 라인 피드 값 저장 (커서 위치를 아랫줄로 이동)
      }
      catch(IOException e)
      {
      	e.printStackTrace();
      }
  }
}

FileReader

import java.io.FileReader;
import java.io.Reader;
import java.io.IOException;

public class Ex01 {
	public static void main(String[] args) {
  	try (Reader in = new FileReader("text.txt"))
      {
      	int ch;
          
          while(true)
          {
          	ch = in.read(); // 문자를 스트림으로부터 하나 읽어 int형 변수에 대입
              if (ch == -1) // 더 이상 읽을 수 없을 때 -1 반환받기 위해 int 사용
              	break;
              System.out.println((char)ch);
          }
      }
      catch(IOException e)
      {
      	e.printStackTrace();
      }
  }
}

BufferedWriter

import java.io.BufferedWriter;
import java.io.FileWriter
import java.io.IOException;

public class Ex01 {
	public static void main(String[] args) {
  	String str1 = "동해물과";
      String str2 = "백두산이";
      
  	try (BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("text.txt"))) // 기반 스트림 : FileWriter, 보조 스트림 : BufferedWriter
      {
      	bw.write(str1, 0, str1.length()); // 문자열의 크기만큼 버퍼링하여 한 번에 출력 스트림으로 저장
          bw.newLine(); // 줄바꿈 문자를 스트림으로 저장
          bw.write(str2, 0, str2.length());
      }
      catch(IOException e)
      {
      	e.printStackTrace();
      }
  }
}

BufferedReader

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;

public class Ex01 {
	public static void main(String[] args) {
  	try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("text.txt")))
      {
      	String str;
          
          while(true)
          {
          	str = br.readLine(); // 입력 스트림에서 라인별로 구분하여 데이터를 읽어들임
              if (str == null)
              	break;
              System.out.println(str);
          }
      }
      catch(IOException e)
      {
      	e.printStackTrace();
      }
  }
}

6) IO 스트림 기반의 인스턴스 저장

직렬화

객체의 상태를 그대로 저장하거나 다시 복원하는 것
자바 가상 머신의 메모리에 있는 객체 데이터를 바이트 형태로 변환하는 기술
직렬화 의도를 표시하기 위해 java.io.Serializable 인터페이스 사용 (마커 인터페이스)

public class Ex12 implements java.io.Serializable
{
	private static final long serialVersionUID = 1L; // 직렬화에 사용되는 고유 아이디 (없으면 JVM에서 디폴트로 자동 생성)
    private String name;
    
    public Ex12 (String name)
    {
    	this.name = name;
    }
    
    public String getName()
    {
    	return name;
    }
}

ObjectOutputStream

InputStream을 생성자의 매개변수로 받아 ObjectInputStream을 생성

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.IOException;

public class Ex13 {
	public static void main(String[] args) {
 	Ex13 unit1 = new Ex13("Marine");
     Ex13 unit2 = new Ex13("Medic");
     
     try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("Object.bin")))
     {
     	oos.writeObject(unit1);
         oos.writeObject(unit2);
     }
     catch(IOException e)
     {
     	e.printStackTrace();
     }
 }
}

ObjectInputStream

OutputStream을 생성자의 매개변수로 받아 ObjectOutputStream을 생성
ObjectOutputStream을 이용하여 객체를 저장한 경우 ObjectInputStream으로 읽어서 객체 복원해야 정보 읽을 수 있음

import java.io.FileInputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.IOException;

public class Ex13 {
	public static void main(String[] args) {
     
     try (ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("Object.bin")))
     {
     	Ex13 unit1 = (Ex13) ois.readObject();
         System.out.println(unit1.getName());
         
     	Ex13 unit2 = (Ex13) ois.readObject();
         System.out.println(unit2.getName());
     }
     catch(ClassNotFoundException e)
     {
     	e.printStackTrace();
     }
     catch(IOException e)
     {
     	e.printStackTrace();
     }
 }
}

📕 6. 스레드

1) 스레드의 이해
- 하나의 실행 흐름으로 프로세스 내부에 존재
- 스레드는 각자의 자원을 가지고 독립적으로 실행
- 스레드 구현 (java.lang 패키지에 Thread 클래스와 Runnable 인터페이스 구현되어 있음)
  - Thread 클래스를 상속받아 run() 메서드 오버라이딩
  - Runnable 인터페이스 구현

2) 스레드 생성과 실행

Thread 클래스를 상속받아 만들기

스레드는 start() 메서드를 통해 동작
스레드 실행은 시작하라는 명령만 내리고 바로 다음 라인 실행으로 옮겨짐

class MyThread extends Thread
{
	public void run()
    {
    	int sum = 0;
        for (int i = 0; i < 10; i++)
        	sum += i;
        String name = Thread.currentThread().getName(); // 현재 스레드명 name = Thread-0
    }
}

public class Ex02 {
	public static void main(String[] args) {
    	MyThread t = new MyThread();
        t.start();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()); // main 출력
    }
}

Runnable 인터페이스 구현
class MyThread implements Runnable { public void run() { int sum = 0; for (int i = 0; i < 10; i++) sum += i; String name = Thread.currentThread().getName(); // 현재 스레드명 name = Thread-0 } } public class Ex02 { public static void main(String[] args) { Thread t = new Thread(new MyThread()); t.start(); System.out.println(Thread.currentThread().getName()); // main 출력 } }
람다식으로 Runnable 구현

public class Ex02 {
	public static void main(String[] args) {
  
  	Runnable task = () -> {
      	try
          {
          	Thread.sleep(3000);
          }
          catch(Exception e) {}
          
          int sum = 0;
          for (int i = 0; i < 10; i++)
          	sum += i;
          String name = Thread.currentThread().getName(); // 현재 스레드명 name = Thread-0
      };
      
  	Thread t = new Thread(task);
      t.start();
      
      System.out.println(Thread.currentThread().getName()); // main 출력
      }
  }

여러 개의 스레드 동시 실행

public class Ex02 {
	public static void main(String[] args) {
  
  	Runnable task1 = () -> {
      	try
          {
          	for (int i = 0; i < 20; i = i + 2)
              {
              	System.out.print(i + " ");
                  Thread.sleep(1000); // 1000밀리세컨드(1초) 쉼
              }
          }
          catch(InterruptedException e) {}
      };
      
  	Runnable task2 = () -> {
      	try
          {
          	for (int i = 9; i > 0; i--)
              {
              	System.out.print("(" + i + ")");
                  Thread.sleep(500); // 500밀리세컨드 쉼
              }
          }
          catch(InterruptedException e) {}
      };
      
  	Thread t1 = new Thread(task1);
      Thread t2 = new Thread(task2);
      
      t1.start();
      t2.start();
      }
  }

3) 스레드 동기화

스레드 문제점

스태틱 영역의 변수는 모든 스레드에서 값을 공유하여 사용

여러 스레드가 같은 변수의 값을 증감시키는 연산 수행시 문제 발생

public class Ex02 {
	public static int money = 0;
 
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
 
 	Runnable task1 = () -> {
     	for (int i = 0; i < 10000; i++)
         	money++;
     };
     
 	Runnable task2 = () -> {
     	for (int i = 0; i < 10000; i++)
         	money--;
     };
     
 	Thread t1 = new Thread(task1);
     Thread t2 = new Thread(task2);
     
     t1.start();
     t2.start();
     
     t1.join(); // t1이 참조하는 스레드의 종료를 기다림
     t2.join(); // t2이 참조하는 스레드의 종료를 기다림
     
     System.out.println(money); // 스레드가 종료되면 출력을 진행함
     }
 }

- 스레드 동기화로 해결
  - 메서드에 synchronized 키워드 지정
  ```java
  public synchronized static void 메서드()
  {
  	// 동기화 대상 코드
  }

코드의 일부에 동기화 블록 지정

public void 메서드()
{
	synchronized(공유 객체)
    {
    	// 동기화 대상 코드
    }
}

4) 스레드 풀

스레드 개수에 제한이 없으면 생성 및 종료에 많은 오버헤드가 발생하여 OutOfMemoryError 발생
제한된 개수의 스레드를 JVM에 관리하도록 맡기는 방식
실행할 작업을 스레드 풀로 전달하면 JVM이 스레드 풀의 유휴 스레드 중 하나를 선택해서 스레드로 실행
스레드 풀 유형
- newSingleThreadExecutor
- newFixedThreadPool
- newCachedThreadPool
newSingleThreadExecutor
- 풀 안에 하나의 스레드만 생성/유지
- 하나의 태스그가 완료된 후에 다음 태스크 실행
- 여러 스레드가 동시 실행되지 않아 동기화 필요X
newFixedThreadPool
- 풀 안에 인수로 전달된 수의 스레드를 생성/유지
- 초기 스레드(0개) & 코어 스레드(매개변수 nThread개) & 최대 스레드(매개변수 nThread개)
- 생성된 스레드가 놀고있어도 제거하지 않고 유지
newCachedThreadPool
- 풀 안의 스레드 수를 작업 수에 맞게 관리
- 초기 스레드(0개) & 코어 스레드(0개) & 최대 스레드(Integer 데이터형 최대값)
- 60초 동안 스레드가 일하지 않으면 스레드 종료+제거
최대 스레드 수가 1개인 스레드 풀

import java.util.concurrent.ExcutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class Ex08 {

	public static int money = 0;
  
	public static void main(String[] args) {
  	Runnable task1 = () -> {
      	for (int i = 0; i < 10000; i++)
          	money++;
           String name = Thread.currentThread().getName(); // pool-1-thread-1
      };
      
  	Runnable task2 = () -> {
      	for (int i = 0; i < 10000; i++)
          	money--;
           String name = Thread.currentThread().getName(); // pool-1-thread-1
      };
      
      ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
      pool.submit(task1); // 스레드 풀에 작업을 전달
      pool.submit(task2); 
      
      System.out.println(Thread.currentThread().getName()); // main
      
      pool.shutdown(); // 스레드 풀과 그 안에 있는 스레드 소멸
  }
}

최대 스레드 수가 2개인 스레드 풀

import java.util.concurrent.ExcutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class Ex08 {
	public static void main(String[] args) {
  	Runnable task1 = () -> {
      	String name = Thread.currentThread().getName(); // pool-1-thread-1
          try
          {
          	Thread.sleep(5000);
          }
          catch (Exception e) { }
      };
      
  	Runnable task2 = () -> {
      	String name = Thread.currentThread().getName(); // pool-1-thread-2
      };
      
      Runnable task3 = () -> {
      	String name = Thread.currentThread().getName(); // pool-1-thread-2
          try
          {
          	Thread.sleep(2000);
          }
          catch (Exception e) { }
      };
      
      ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool();
      pool.submit(task1); // 스레드 풀에 작업을 전달
      pool.submit(task2); 
      pool.submit(task3); 
      
      pool.shutdown(); // 스레드 풀과 그 안에 있는 스레드 소멸
  }
}

5) Callable & Future

스레드는 실행만 시키고, 스레드로부터 결과 반환받을 수 없음
Executor 프레임워크를 사용하면, 작업 대상의 Callable 객체를 만들고 ExecutorService에 등록
➡️ 태스크 처리가 끝난 후 작업 결과를 Future 객체를 통해서 반환

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;

public class Ex10 {
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
  
  	Callable<Integer> task1 = () -> { // Callable과 사용할 자료형을 제네릭으로 지정하여 스레드 생성
      	Thread.sleep(2000);
          return 2 + 3; // 제네릭에서 지정한 형태의 값을 반환
      };
      
      Callable<Integer> task2 = () -> {
      	Thread.sleep(10);
          return 2 * 3;
      };
  	
      ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2); // 스레드 풀 생성 (동시에 두 스레드 처리 가능)
      Future<Integer> future1 = pool.submit(tast1); // 스레드를 스레드 풀에 전달함 (스레드 풀은 전달된 스레드를 실행시킴)
      Future<Integer> future2 = pool.submit(tast2);
      
      Integer r1 = future1.get(); // Future형의 변수에서 get() 메서드를 통해 스레드에서 반환 값 구해옴
      Integer r2 = future2.get();
      
      pool.shutdown(); // 마지막 스레드가 종료되면 스레드 풀 종료
  }
}

6) ReentrantLock 클래스 : 명시적 동기화

메서드 전체나 구간이 아닌 시작점과 끝점 동기화 명백히 명시 가능

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

class BankAccount
{
	ReentrantLock myLock = new ReentrantLock();
  int money = 0;
  
  public void deposit()
  {
  	myLock.lock(); // 동기화 시작점 설정
      money++;
      myLock.unlock(); // 동기화 끝점 설정
  }
  
  public void withdraw()
  {
  	myLock.lock();
      money--;
      myLock.unlock();
  }
  
  public int balance()
  {
  	return money;
  }
}

public class Ex11 {

	public static BankAccount account = new BankAccount();
  
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
  	Runnable task1 = () -> {
      	for (int i = 0; i < 10000; i++)
          	accout.deposit();
      }
      
      Runnable task2 = () -> {
      	for (int i = 0; i < 10000; i++)
          	accout.withdraw();
      }
      
      ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2); // 스레드 풀 생성 (스레드 동시에 2개까지 처리 가능)
      pool.submit(task1);
      pool.submit(task2);
      
      pool.shutdown(); // 스레드 종료되면 스레드 풀 종료
      pool.awaitTermination(100, TimeUnit.SECONDS); // 스레드 풀이 완전하게 종료되도록 대기
      
      System.out.println(accout.balance()); // 0
  }
}

7) 컬렉션 객체 동기화

synchronized를 이용한 동기화

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.ListIterator;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Ex13 {

	public static List<Integer> list = new ArrayList<>(); 
  
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException
  {
  	for (int i = 0; i < 10; i++)
      	list.add(i);
          
      Runnable task = () -> { // list 객체 사용할 때 객체에 동기화 Lock 설정
      	synchronized(list)
          {
          	ListIterator<Integer> itr = list.listIterator();
              
              while (itr.hasNext())
              	itr.set(itr.next() + 1);
          }
      };
      
      ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5);
      pool.submit(task);
      pool.submit(task);
      pool.submit(task);
      pool.submit(task);
      pool.submit(task);
      
      pool.shutdown();
      pool.awaitTermination(100, TimeUnit.SECONDS);
  }
}

Collections 클래스의 메서드를 이용한 동기화
- 비동기화된 메서드를 동기화된 메서드로 래핑
- List<T> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<T>());
- Set<E> set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<E>());
- Map<K,V> map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<K,V>());

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.ListIterator;
import java.util.Collections;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Ex13 {

	// public static List<Integer> list = new ArrayList<>();
  public static List<Integer> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
  
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException
  {
  	for (int i = 0; i < 10; i++)
      	list.add(i);
          
      Runnable task = () -> { 
      	synchronized(list)
          {
          	ListIterator<Integer> itr = list.listIterator();
              
              while (itr.hasNext())
              	itr.set(itr.next() + 1);
          }
      };
      
      ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5);
      pool.submit(task);
      pool.submit(task);
      pool.submit(task);
      pool.submit(task);
      pool.submit(task);
      
      pool.shutdown();
      pool.awaitTermination(100, TimeUnit.SECONDS);
  }
}

ConcurrentHashMap 이용
- 스레드가 컬렉션 객체의 요소를 처리할 때 전체 잠금이 발생하여 처리 속도 느려짐
- 자바는 멀티스레드가 컬렉션의 요소를 병렬적으로 처리할 수 있도록 java.util.concurrent 패키지에서 사용
- Map<K,V> map = new ConcurrentHashMap<K,V>();
- Queue<E> queue = new ConcurrentQueue<E>();

import java.time.Duration;
import java.time.Instant;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Collections;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Ex13 {
	public static Map<String, Integer> syncMap = null; // 컬렉션 객체를 담을 변수를 선언
  public static Map<Stirng, Integer> concMap = null;
  
  public static void performanceTest(final Map<String, Integer> target) throws InterruptedException
  {
  	System.out.println(Thread.currentThread().getName()); //main
      Instant start = Instant.now();
      
      Runnable task = () -> { // 스레드 생성
      	for (int i = 0; i < 10000; i++)
          	target.put(String.valueOf(i), i);
      };
      
      ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5);
      pool.submit(task);
      pool.submit(task);
      pool.submit(task);
      pool.submit(task);
      pool.submit(task);
      
      pool.shutdown();
      pool.awaitTermination(100, TimeUnit.SECONDS);
      
      Instant end = Instant.now();
      System.out.println(Duration.between(start, end).toMillis());
  }
  
  public static void main(String[] args) throws InterruptedException
  {
  	syncMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());
      performanceTest(syncMap);
      
      concMap = new ConcurrentHashMap<>(); // 속도 더 빠름 
      performanceTest(concMap);
  }
}

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이재환의 자바 프로그래밍 입문

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