[자바 스터디] 2주차 : 자바 데이터 타입, 변수 그리고 배열

프리미티브 타입과 레퍼런스 타입

프리미티브 타입 (Primitive Type)

실제 값 자체를 Stack에 저장
byte, short, int, long, char 등

레퍼런스 타입 (Reference Type)

class, interface, enum, array, String
값에 대한 참조(주소값)을 Stack에 저장
- 실제 값은 Heap에 저장

Example

Stack	Heap
int a = 10;
char b = 'C';
MyClass myClass = 100번지;	100번지 = myClass 인스턴스

프리미티브 타입 종류, 범위, 기본 값

이름	크기	값 범위	기본 값	비고
byte	1 byte	-128 ~ 127	0
short	2 bytes	-32,768 ~ 32,767	0
signed int	4 bytes	$-2^{31}$ ~ $2^{31}-1$	0
unsigned int	4 bytes	0 ~ $2^{32}-1$	0	java 8 이상부터 가능
signed long	8 bytes	$-2^{63}$ ~ $2^{63}-1$	0L
unsigned long	8 bytes	$0$ ~ $2^{64}-1$	0L	java 8 이상부터 가능
float	4 bytes	single-precision 32-bit	0.0f
double	8 bytes	double-precision 64-bit	0.0d
boolean	1 bit	true / false	false
char	2 bytes	'\u0000' ~ '\uffff'	'\u0000'

unsigned -> 부호가 없으므로 signed에 비해 약 2배 더 많은 값을 저장할 수 있음
\u는 Unicode escape 문자로, 뒤의 0000, ffff가 유니코드

int 값의 범위와 값이 정해지는 원리

int는 4byte 이다
- 1byte == 8bit 이다
- 1bit는 2가지의 비트를 저장할 수 있다
따라서, 4byte에는 총 $2^{32}$ 개의 값을 저장할 수 있다
- 이때, signed의 경우 맨 앞자리를 부호로 사용하므로 음수, 양수 각각 $2^{31}$ 개의 수를 저장할 수 있게 된다
- 마지막으로 양수는 0을 포함하므로 양수에서 1을 빼어 signed int의 범위가 $-2^{31}$ ~ $2^{31} - 1$ 로 정해지는 것이다

부동 소수점

현재 대부분의 언어 / 시스템은 IEEE 754 표준을 따름

float (32bit)의 경우

double (64bit)의 경우

특징 및 주의점

부동 소수점 방식은 항상 오차가 존재할 수 밖에 없음
- 따라서, 실수를 다룰 땐 정확한 값이 아닌 근사치를 표현하고 있을 뿐임을 기억해야 한다
아래 예제에서 볼 수 있듯 0.1을 1000번 더했음에도 sum은 100이 아닌 99.9999... 가 된다
- 마찬가지 이유로 double과 float과의 비교 연산 시 같은 수를 저장하고 있다고 해도 (실제로는 저장하는 비트의 개수가 달라서) 같다고 나오지 않는다. (ex. 10.1F != 10.1D)

    double sum = 0.0;
    for (int i = 0 ; i < 1000 ; i++) {
        sum += 0.1;
    }
    System.out.println(sum); // 99.9999999999986

자바에서 실수 정확하게 계산하는 방법
- BigDecimal 사용하기

      BigDecimal bigNumber1 = new BigDecimal("1000.0");
      BigDecimal bigNumber2 = new BigDecimal("999.9");

    BigDecimal result = bigNumber1.subtract(bigNumber2); // 0.1 (정확한 값이 나옴)

리터럴

코드 상에서 직접 표현한 값을 의미함

Integer Literals

숫자 값은 int
- int는 1000000 == 1_000_000 로도 가능 (다른 표기법)
long 타입은 L이나 l로 끝나는 값
- ~~근데 인텔리제이에서 lower case로 쓰면 upper로 쓰라고 권유하던데 왠진 모르겠다~~
2진수는 0b로 시작
16진수는 0x로 시작
8진수는 0으로 시작

Floating-Point (실수) Literals

float 타입은 F나 f로 끝나는 값
- float f = 10.5 는 오류 발생. float f = 10.5f 라고 해야 함
그 외 나머지는 double (D or d를 적을 수도 있음)

Character & String Literals

기본적으로 Unicode Character 가능
escape character
- \b : 백스페이스
- \t : 탭
- \n : 개행
- \f : form feed (used to indicate to a printer that it should start a new page)
- \r : 캐리지 리턴 (CRLF에서의 개행 -> \r\n)
- \" , \' : double, single quote
- \\ : 역슬래시

String Pool

String을 리터럴로 초기화하게 되면, Heap 내의 String Pool에 저장되고 재활용 됨
- 반면 new 키워드를 통해 초기화하면, Heap 내에 다른 객체와 동일하게 저장되고 재활용되지 않음

[출처 : Baeldung - Where Does Java’s String Constant Pool Live, the Heap or the Stack?]

Boolean Literals

true or false

변수 선언 및 초기화하는 방법

선언 시 초기화

    int a = 10;
    char c = 'C';
    String s = "abc";
    MyClass myClass = new MyClass();

선언 후 초기화

    int a;
    char c;
    String s;
    MyClass myClass;

    a = 10;
    c = 'C';
    s = "abc";
    myClass = new MyClass();

변수의 스코프와 라이프타임

클래스 변수 (static)

클래스 전체
- 인스턴스가 없어도 접근 가능
- static 요소는 JVM에 클래스가 로딩될 때 생성됨
클래스이름.변수명, 인스턴스.변수명 모두로 접근 가능
- 다만, 인스턴스의 레퍼런스를 통해 static 변수 / 메서드에 접근하는 것은 좋지 않다 (인텔리제이에서도 클래스를 통해 참조하라고 권고함)
static 변수는 GC의 대상에서 제외 (애플리케이션 로딩 시점부터 종료 시점까지 생존)

인스턴스 변수 (non-static)

static이 아닌 클래스 전체에서 접근 가능
인스턴스가 생성되어야만 접근 가능
- 즉, 인스턴스.변수명으로만 접근 가능

블록 `{}` 내에서 선언된 변수

기본적으로 해당 변수가 선언된 블록 내에서만 사용 가능

변수의 초기화

클래스 변수 / 인스턴스 변수
- 선언 후 초기화 하지 않아도 기본 값 (0, null 등) 이 들어가서 바로 사용할 수 있음 (권장되진 않지만 컴파일 오류는 발생 X)
지역 변수
- 선언 후 초기화하지 않고 사용하면 컴파일 오류 발생

접근제어자

public, protected : 상속받은 클래스에서도 사용 가능
private : 자기 클래스에서만 사용 가능

타입 변환, 캐스팅 그리고 타입 프로모션

타입 프로모션 (묵시적 형 변환)

타입 프로모션은 자동으로(묵시적으로) 발생하는 형 변환을 말함
아래와 같은 상황에서 1, 2라는 int 값이 자동으로 double로 변환됨

    public double sum(double a, double b) {}

    public static void main(String[] args) {
        sum(1, 2);  // int -> double 묵시적 형 변환 발생
    }

타입 프로모션은 작은 크기의 타입에서 큰 크기의 타입으로만 가능
- 큰 크기의 타입 -> 작은 크기의 타입은 명시적으로 캐스팅해주어야 함
  
  [출처 : geeksforgeeks]

타입 캐스팅 (명시적 형 변환)

Upcasting

subclass -> superclass
- subclass는 항상 superclass 전체를 포함하므로 안전한 캐스팅 가능

     public static class Parent {
          public void message() {
              System.out.println("Parent");
          }
      }

      public static class Child extends Parent{
          @Override
          public void message() {
              System.out.println("Child");
          }
          public String name = "childA";
      }

      public static void main (String[] args) {
          Child child = new Child();
          Parent parent = (Parent) child;
          parent.message(); // Child
  //        System.out.println(parent.name); // 컴파일 에러 발생 (안전)
      }

Downcasting

superclass -> subclass
- superclass는 subclass의 일부를 포함하지 않을 수 있으므로 오류 발생 가능

    public static class Parent {
          public void message() {
              System.out.println("Parent");
          }
      }

      public static class Child extends Parent{
          @Override
          public void message() {
              System.out.println("Child");
          }
          public String name = "childA";
      }

      public static void main (String[] args) {
          Child child = new Child();
          Parent parent = (Parent) child; // 런타임 에러 발생 (위험)
          // 아래 두 코드모두 컴파일 타임에는 오류 발생 X
          parent.message();
          System.out.println(parent.name);
      }

원시타입의 경우 Downcasting을 하게 되면 값의 손실이 발생할 수 있음

1차 및 2차 배열 선언하기

선언

    // 1차 배열
    int[] oneDimensionArrayOne = {1, 2, 3};

    int[] oneDimensionArrayTwo = new int[3];
    oneDimensionArrayTwo[0] = 1;
    ...

    // 2차 배열
    int [][] twoDimensionArrayOne = {{1, 2}, {3, 4}};
    int [][] twoDimensionArrayTwo = new int[2][2];
    twoDimensionArrayTwo[0][0] = 1;
    ...

배열에 대한 주소(참조)는 JVM Runtime Data Area의 Java Stack 내부에 생성되며, 실제 배열 값들은 Heap 영역에 저장됨
1차원 배열

2차원 배열

타입 추론, var

자바 10부터 지원하는 가능
명시적으로 변수의 타입을 적어주지 않아도 컴파일러가 알아서 변수의 타입을 입력한 리터럴을 통해 추론하는 것을 말함
- var number = 10;과 같이 사용가능

제약 사항, 특징

var은 반드시 선언과 동시에 초기화가 이루어져야 함
var에는 null이 들어갈 수 없음
var은 지역변수로만 사용 가능함
var은 키워드가 아니므로 변수명으로 사용할 수 있음
파이썬 등과 다르게 자바의 var은 런타입에 타입이 변경될 순 없음

피드백

각 프리미티브 타입의 범위가 왜 그렇게 정해지는지 원리 이해하기 (byte) + 부동소수점 이 갖는 문제점/특징 이해
unsigned는 자바 8부터 가능한데, 프리미티브 타입으로 직접 지원하진 않고 Integer.parseUnsignedInt(), Integer.toUnsignedString()으로 사용가능 (사용 권장 X)
변수가 선언될 때 바이트코드 상에서는 두 줄로 나누어 이뤄지기 때문에 동시성 문제가 발생할 수 있다..

질문

1. `BigInteger`과 `Long`의 차이

int와 long의 범위

int	long
-2,147,483,648 ~ 2,147,483,647	-9,223,372,036,854,775,808 ~ 9,223,372,036,854,775,807

BigInteger
- BigInteger은 숫자를 문자열로 취급하기 때문에 무한하게 숫자를 저장할 수 있음
- valueOf()로 BigInteger 객체 생성 가능
- 연산 시 add, subtract 등 메서드 사용해야 함
- intValue(), longValue() 등으로 값을 빼낼 수 있음

[자바 스터디] 7주차 : 패키지 (0)	2023.01.30
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프리미티브 타입과 레퍼런스 타입

프리미티브 타입 (Primitive Type)

레퍼런스 타입 (Reference Type)

Example

프리미티브 타입 종류, 범위, 기본 값

int 값의 범위와 값이 정해지는 원리

부동 소수점

float (32bit)의 경우

double (64bit)의 경우

특징 및 주의점

리터럴

Integer Literals

Floating-Point (실수) Literals

Character & String Literals

String Pool

Boolean Literals

변수 선언 및 초기화하는 방법

선언 시 초기화

선언 후 초기화

변수의 스코프와 라이프타임

클래스 변수 (static)

인스턴스 변수 (non-static)

블록 {} 내에서 선언된 변수

변수의 초기화

접근제어자

타입 변환, 캐스팅 그리고 타입 프로모션

타입 프로모션 (묵시적 형 변환)

타입 캐스팅 (명시적 형 변환)

Upcasting

Downcasting

1차 및 2차 배열 선언하기

선언

타입 추론, var

제약 사항, 특징

피드백

질문

1. BigInteger과 Long의 차이

레퍼런스

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블록 `{}` 내에서 선언된 변수

1. `BigInteger`과 `Long`의 차이