Java (1)

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Installation

Install.sh
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$ lsb_release -a
No LSB modules are available.
Distributor ID: Ubuntu
Description:    Ubuntu 20.04.6 LTS
Release:        20.04
Codename:       focal
$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get upgrade
$ sudo apt-get install openjdk-17-jdk
$ java -version
openjdk version "17.0.8.1" 2023-08-24
OpenJDK Runtime Environment (build 17.0.8.1+1-Ubuntu-0ubuntu120.04)
OpenJDK 64-Bit Server VM (build 17.0.8.1+1-Ubuntu-0ubuntu120.04, mixed mode, sharing)
$ javac -version
javac 17.0.8.1
$ sudo update-alternatives --config java
There is only one alternative in link group java (providing /usr/bin/java): /usr/lib/jvm/java-17-openjdk-amd64/bin/java
Nothing to configure.
$ vi ~/.zshrc
...

OS 버전 확인 및 업데이트 후 sudo apt-get install openjdk-${VERSION}-jdk로 JDK를 설치한다.
여기서 JDK는 Java Development Kit의 약자로 Java application을 개발하기 위한 software package다.
JDK는 개발, compile, debug 및 실행하는 데 필요한 모든 도구와 library를 포함한다.

  1. Java Compiler (javac)
    • Java source code (.java 파일)를 Java bytecode (.class 파일)로 컴파일하는 도구
  2. Java Virtual Machine (JVM)
    • Java bytecode를 실행하는 런타임 환경
    • java 명령어를 사용하여 JVM을 시작하고 Java application 실행 가능
  3. Java Runtime Environment (JRE)
    • Java application을 실행하는 데 필요한 라이브러리와 종속성 포함
    • JVM과 함께 필수적인 class 라이브러리들 포함
    • 이를 통해 Java application 실행 가능
  4. Java API
    • Java로 작성된 여러 기본 라이브러리와 class들로 구성
    • 개발자들이 일반적인 프로그래밍 작업을 수행하는 데 필요한 다양한 기능 제공
  5. JDK Tools and Utilities
    • 개발, 디버깅, 모니터링 및 다른 작업을 위한 다양한 명령줄 도구 포함
    • Ex. jdb (Java 디버거), jstat (Java 통계 도구), jhat (힙 분석 도구) 등…
~/.zshrc
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export JAVA_HOME=$(dirname $(dirname $(readlink -f $(which java))))
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH

설치 후 사용하는 shell의 설정 파일에 위와 같이 환경 변수를 설정한다.
이는 JAVA_HOME 환경 변수를 설정하고 해당 경로를 시스템의 PATH에 추가하기 위함이다.
환경 변수를 추가하여 얻는 효과는 아래와 같다.

  • 여러 버전의 Java가 설치된 환경에서 특정 버전의 자바를 기본으로 사용하고자 할 때 JAVA_HOME을 적절히 설정해야 함
  • 많은 Java 기반 도구나 application은 JAVA_HOME 환경 변수 참조
  • PATH에 JAVA_HOME/bin을 추가함으로써, 해당 디렉터리의 실행 파일들을 전역적으로 접근 가능
Install.sh
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...
$ source ~/.zshrc

이렇게 변경한 환경 변수를 위의 명령어로 shell에 적용하면 끝이다.

Uninstall.sh
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$ sudo apt-get purge openjdk-\*

삭제 시 위의 명령어를 사용할 수 있다.

Hello, World!

HelloWorld.java
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public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello, World!");
    }
}

이 코드를 실행하려면 두 가지 방법이 존재한다.

  1. java HelloWorld.java
    • Java 11 이후 버전에서 제공
    • 내부적으로 source code를 메모리에서 컴파일하고 바로 실행
    • .class 파일이 디스크에 생성되지 않음
  2. javac HelloWorld.java && java HelloWorld
    • 전통적인 방식으로 source code를 컴파일하고 실행하는 방법
    • javac HelloWorld.java: HelloWorld.class라는 bytecode 파일 생성
    • java HelloWorld: bytecode를 JVM에서 실행
    • .class 파일이 디스크에 생성되므로, 필요한 경우 해당 bytecode를 다른 위치로 이동하거나 재사용 가능

이제 HelloWorld.java를 줄 마다 어떤 의미가 있는지 살펴보자.

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public class HelloWorld {
  • public
    • 접근 제한자
    • Class가 다른 package에서도 접근 가능함을 의미
  • class
    • Java에서 사용자 정의 데이터 타입을 생성하는 키워드
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public static void main(String[] args) {
  • static
    • 정적 method임을 나타내는 키워드
    • 객체를 생성하지 않고 method 호출 가능
  • void
    • Method가 반환하는 자료형
  • (String[] args)
    • main method의 매개변수
    • Command line에서 전달되는 인자들을 배열로 입력
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System.out.println("Hello, World!");
  • System.out
    • Java의 표준 출력 스트림
  • println
    • 표준 출력 스트림에 문자열 출력 후 줄 바꿈 수행 method

Java Compilation Rules

  1. Source File Structure
    • File Name
      • Java source 파일의 이름은 그 파일 내의 public class 이름과 동일해야 함
      • 만약 public class가 없다면 파일 내의 주 class와 일치하는 이름을 사용하는 것을 권장
    • One Public Class per File
      • 한 Java source 파일에는 단 하나의 public class만 있어야 함
  2. Package Declaration
    • First Statement
      • package 선언은 source 파일의 첫 번째 문장이어야 함 (주석 및 공백 제외)
    • Directory Structure
      • Package 이름은 디렉토리 구조와 일치해야 함
      • Ex. package com.example.test;라는 선언이 있다면, source 파일은 com/example/test 디렉토리에 있어야 함
  3. Import Statements
    • After Package
      • Import 문장은 package 선언 바로 다음에 나와야 함
    • No Duplicate Imports
      • 동일한 package나 class를 여러 번 임포트 할 필요는 없음
  4. Class Declaration
    • One Public Class
      • 하나의 source 파일에는 단 하나의 public class만 있어야 함
    • Class Modifiers
      • class는 public, abstract, final 등의 수정자를 가질 수 있음
      • private 수정자는 최상위 class에는 사용할 수 없습니다.
  5. Method and Field Declaration
    • Modifiers
      • method와 field는 다양한 접근 제어자와 수정자를 가질 수 있음
      • Ex. public, private, protected, static, final 등…
    • Order
      • Java 컴파일러는 method나 field의 선언 순서에 대해 특별한 요구사항을 가지고 있지 않음
      • 하지만 일반적인 코딩 관례에 따라 변수나 초기화 블록은 class의 상단에, method는 그 아래에 위치시키는 것을 권장
  6. Other Compilation Units
    • Interfaces, Enums, and Annotations
      • 인터페이스, 열거형, 주석은 class와 유사한 규칙을 따름
      • Ex. public 인터페이스는 파일 이름과 동일한 이름을 가져야 함

예를 들어, 만약 public class의 이름과 파일 명이 다를 경우 아래와 같은 에러가 발생한다.

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$ javac HelloWorld.java
HelloWorld.java:1: error: class HelloWorld2 is public, should be declared in a file named HelloWorld2.java
public class HelloWorld2 {
       ^
1 error

이 외에 Java의 여러 keyword들은 아래와 같다.

키워드 설명 사용처 및 예시
(default) 아무 키워드도 없을 때. 같은 package 내에서만 접근 가능. (package-private) class, method, field
public 어디서든 접근 가능 class, method, field
protected 같은 package나 상속받은 하위 class에서 접근 가능 method, field
private 같은 class 내에서만 접근 가능 method, field, 내부 class
abstract 구현되지 않은 class나 method. class는 인스턴스화될 수 없고, method는 하위 class에서 구현되어야 함 class, method
final 변경 불가능. class는 상속 불가, method는 오버라이드 불가, 변수/field는 한 번 할당 후 변경 불가 class, method, field/변수
static 인스턴스 없이 class 레벨에서 접근 가능. class 변수나 method는 모든 인스턴스가 공유 method, field, 내부 class
synchronized 여러 스레드가 동시에 접근할 때 해당 method나 블록의 코드 실행을 한 번에 하나의 스레드만 수행할 수 있게 동기화 함 method, 코드 블록
transient 객체 직렬화시, 해당 field의 값은 직렬화되지 않음 field
volatile 변수를 메인 메모리에서 읽고 쓰게 함. 여러 스레드가 동시에 사용할 때 변수의 일관성을 유지 field
strictfp 부동 소수점 연산의 결과가 플랫폼 간에 일관될 것을 보장 class, method
native Java 외부의 C나 C++ 등 다른 언어로 작성된 method를 의미 method

Basic Grammar

Const & Variable

상수 선언은 final을 자료형 앞에 사용하여 정의할 수 있다.

Main.java
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public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        final boolean a = true;
        System.out.println("a:\t" + a);
        final int b = 100;
        System.out.println("b:\t" + b);
        final double c = 3.14;
        System.out.println("c:\t" + c);
        final String d = "안녕하세요, 오효근입니다.";
        System.out.println("d:\t" + d);
    }
}
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$ java Main.java
a:      true
b:      100
c:      3.14
d:      안녕하세요, 오효근입니다.

변수 선언과 초기화는 C와 매우 유사하게 구성되어 있다.

Main.java
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public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        boolean a = true;
        System.out.println("a:\t" + a);
        int b = 100;
        System.out.println("b:\t" + b);
        double c = 3.14;
        System.out.println("c:\t" + c);
        String d = "안녕하세요, 오효근입니다.";
        System.out.println("d:\t" + d);
    }
}
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$ java Main.java
a:      true
b:      100
c:      3.14
d:      안녕하세요, 오효근입니다.

Operator

Type Operator Mean
산술 + 더하기
산술 - 빼기
산술 * 곱하기
산술 / 나누기
산술 % 나머지 (모듈로)
산술 ++ 증가 (전위 또는 후위)
산술 -- 감소 (전위 또는 후위)
비교 == 동일 (같음)
비교 != 다름 (같지 않음)
비교 > 큼
비교 < 작음
비교 >= 크거나 같음
비교 <= 작거나 같음
논리 && 논리 AND
논리 || 논리 OR
논리 ! 논리 NOT
비트 & 비트 AND
비트 | 비트 OR
비트 ^ 비트 XOR (배타적 OR)
비트 ~ 비트 NOT
비트 << 왼쪽 시프트
비트 >> 오른쪽 시프트 (부호 유지)
비트 >>> 오른쪽 시프트 (부호 무시, 0으로 채움)
대입 = 할당
대입 += 더하고 할당
대입 -= 빼고 할당
대입 *= 곱하고 할당
대입 /= 나누고 할당
대입 %= 나머지 값으로 할당
대입 &= 비트 AND 후 할당
대입 |= 비트 OR 후 할당
대입 ^= 비트 XOR 후 할당
대입 <<= 왼쪽 시프트 후 할당
대입 >>= 오른쪽 시프트 후 할당
대입 >>>= 오른쪽 시프트 (부호 무시) 후 할당
특수 ?: 삼항 연산자 (조건 연산자)
특수 instanceof 객체 타입 확인
특수 (), 타입 캐스팅 형 변환

Data Type & Type Conversion

  • Boolean: boolean
  • Numeric
    • Integer: byte, short, int, long
    • Float: float, double
  • String: String

Java에서 문자열은 String 클래스의 객체로 관리된다.
이는 문자열이 원시 자료형이 아니라 객체임을 의미한다.
문자열은 불변 (immutable)하므로, 기존 문자열을 변경하는 대신 새로운 문자열을 생성하게 된다.

Main.java
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public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String s = "test";
        System.out.println(s.getClass().getName());
    }
}
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$ java Main.java
java.lang.String

예를 들어 문자열 내의 특정 문자를 변경하기 위해서는 아래와 같이 새로운 문자열을 만들어야한다.

Main.java
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public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String S = "asdfqwer";
        S = S.substring(0, 2) + "D" + S.substring(3);
        System.out.print(S);
    }
}
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$ java Main.java
asDfqwer

또한 형변환은 아래와 같이 수행할 수 있다.

Main.java
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public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int A = 10;
        float B = (float) A;
        String C = String.valueOf(A);
        System.out.println("A:\t" + ((Object) A).getClass().getName() + "\t" + A);
        System.out.println("B:\t" + ((Object) B).getClass().getName() + "\t\t" + B);
        System.out.println("C:\t" + C.getClass().getName() + "\t" + C);
    }
}
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$ java Main.java
A:      java.lang.Integer       10
B:      java.lang.Float         10.0
C:      java.lang.String        10

Conditional Statement

Java에서 조건문을 사용할 때 Go와 유사하지만 Go와는 다르게 else if 혹은 else가 중괄호 } { 사이에 존재할 필요는 없다.

Main.java
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public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int A = 10;
        if (A == 10) {
            System.out.println("Hi");
        } else {
            System.out.println("Bye");
        }
        A = 20;
        if (A == 10) {
            System.out.println("Hi");
        } else if (A == 12) {
            System.out.println("Hello");
        } else {
            System.out.println("Bye");
        }
    }
}
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$ java Main.java
Hi
Bye

Loop Statement

for와 { 사이의 반복에 대한 조건문에는 소괄호 (( ))가 필수로 존재해야한다.

Main.java
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public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(i + " Hi!");
        }
    }
}
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$ java Main.java
0 Hi!
1 Hi!
2 Hi!
3 Hi!
4 Hi!
5 Hi!
6 Hi!
7 Hi!
8 Hi!
9 Hi!

Formatter

VS Code에서 Java 파일을 저장할 때 이렇게 formatting 하려면 settings.json 파일에 아래 코드들을 추가하면 된다.

settings.json
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    ...
    "editor.formatOnSave": true,
    "java.format.settings.url": "https://raw.githubusercontent.com/google/styleguide/gh-pages/eclipse-java-google-style.xml",
    "java.format.settings.profile": "GoogleStyle",
    ...
}