🙆‍♂️ 목표

자바가 제공하는 다양한 연산자 학습

🤔 학습내용

• 산술 연산자
• 비트 연산자
• 관계 연산자
• 논리 연산자
• instanceof
• assignment(=) operator
• 화살표(->) 연산자
• 3항 연산자
• 연산자 우선 순위
• Java 13. switch 연산자

산술 연산자

👀 산술 연산자(Arithmetic Operators)는 수학적인 계산에 사용되는 연산자다.

java에서 산술연산자는 어떻게 사용할까? 아래 java code로 살펴보자.

int a = 13;
int b = 4;

System.out.println(a + b); // 17
System.out.println(a - b); // 9
System.out.println(a * b); // 52
System.out.println(a / b); // 3
System.out.println(a % b); // 1

정수형 byte short long 모두 동일하게 적용된다.

😲 실수형은?

double a = 13;
double b = 4;

System.out.println(a + b); // 17.0
System.out.println(a - b); // 9.0
System.out.println(a * b); // 52.0
System.out.println(a / b); // 3.25
System.out.println(a % b); // 1.0

🚫 주의사항

• ArithmeticException

  5 / 0 or 5 % 0 // 정수형

  • Infinity (∞)

    5 / 0.0 // 실수형

  • NaN (Not of Number)

    5 % 0.0 // 실수형

    연산 결과가 Infinity 또는 NaN 인지 확인하려면 아래와 같은 메서드를 사용하여 확인이 가능하다.

    FLoat.isInfinite(inf);
    FLoat.isNaN(nan);
    Double.isInfinite(inf);
    Double.isNaN(nan);

비트 연산자

👀 비트연산은 2진수 형태의 숫자 0과 1로 할 수 있는 연산이다. 비트연산자를 사용하여 시간복잡도를 줄일 수 있는 효과를 볼 수 있고 다양한 알고리즘에서 활용할 수 있다.

java 비트 연산자는 비트 논리 연산자와 비트 쉬프트 연산자로 구분된다.

비트 논리 연산자

Code :

int x = 10; // 1010
int y = 12; // 1100

System.out.println("x.toBianry = " + Integer.toBinaryString(x));
System.out.println("y.toBianry = " + Integer.toBinaryString(y));
System.out.println("x & y = " + Integer.toBinaryString(x&y));
System.out.println("x | y = " + Integer.toBinaryString(x|y));
System.out.println("x ^ y = " + Integer.toBinaryString(x^y));
System.out.println("~x = " + Integer.toBinaryString(~x));

Output :

x.toBianry = 1010
y.toBianry = 1100
x & y = 1000
x | y = 1110
x ^ y = 110
~x = 11111111111111111111111111110101

x ^ y 연산 같은 경우 실제 bit는 00000000000000000000000000110 이 된다. ~x 1의 보수의 형태로 모든 bit가 반대로 뒤집히는걸 볼 수 있다.

🧐 왜 반대로 뒤집혔는데 숫자가 저렇게 길죠?! int = 4byte, 1byte당 8bit, 총 32bit를 표현한다.

비트 쉬프트 연산자

쉬프트 연산자는 피연산자의 각 비트들을 '오른쪽(>>)' 또는 '왼쪽(<<)'으로 이동시킨다.

관계 연산자

논리 연산자

instanceof

assignment(=) operator

화살표(->) 연산자

3항 연산자

연산자 우선 순위

(optional) Java 13. switch 연산자

🙇‍♂️ Ref.

부동 소수점 산술 연산 주의사항

🙆‍♂️ 목표

자바가 제공하는 다양한 데이터 타입 변수 & 배열 학습

🤔 학습내용

• 프리미티브 타입 종류와 값의 범위 그리고 기본 값
• 프리미티브 타입과 레퍼런스 타입
• 리터럴
• 변수 선언 및 초기화하는 방법
• 변수의 스코프와 라이프타임
• 타입 변환, 캐스팅 그리고 타입 프로모션
• 1차 및 2차 배열 선언하기
• 타입 추론, var

프리미티브 타입 종류와 값의 범위 그리고 기본 값

자바의 Primitive Type (기본형)은 모두 8개로 크게 정수형 실수형 문자형 논리형 4가지로 구분된다.

프리미티브 타입과 레퍼런스 타입

프리미티브 타입 (기본형)

• 총 8개의 기본형 타입을 미리 정의하여 제공한다.

• 기본값이 있기 때문에 Null이 존재하지 않는다. 만약 기본형 타입에 Null을 넣고 싶다면 래퍼 클래스를 활용한다.

• 실제 값을 저장하는 공간으로 스택(Stack) 메모리에 저장된다.

• 만약 컴파일 시점에 담을 수 있는 크기를 벗어나면 에러를 발생시키는 컴파일 에러가 발생한다.

레퍼런스 타입 (참조형)

• 기본형 타입을 제외한 타입들이 모두 참조형 타입이다.

• 빈 객체를 의미하는 Null이 존재한다.

• 값이 저장되어 있는 곳의 주소값을 저장하는 공간으로 힙(Heap) 메모리에 저장된다.

• 문법상으로는 에러가 없지만 실행시켰을 때 에러가 나는 런타임 에러가 발생한다.

리터럴

💡 컴퓨터 과학 분야에서 리터럴(literal)이란 소스 코드의 고정된 값을 대표하는 용어다.

자바에서의 리터럴은 보통 기본형의 데이터를 의미한다.

int a = 24

여기서 a 변수에 할당된 24가 리터럴이 된다.

특수문자 리터럴

변수 선언 및 초기화하는 방법

변수의 스코프와 라이프타임

타입 변환, 캐스팅 그리고 타입 프로모션

1차 및 2차 배열 선언하기

타입 추론, var

🙇‍♂️ Ref.

🙆‍♂️ 목표

자바 소스 파일(.java)을 JVM으로 실행하는 과정 이해하기.

🤔 학습내용

• JVM이란 무엇인가
• 바이트코드란 무엇인가
• 컴파일 하는 방법
• JIT 컴파일러란 무엇이며 어떻게 동작하는가
• (.java) 실행하는 방법
• JVM 구성 요소
• JDK와 JRE의 차이

JVM 이란 무엇인가

위키백과에 나온 내용을 보니 JVM은 어떤 방식을 통하여 자바 자바 바이트코드를 실행하게 만들어주는 무엇인것 같다.

😲 자바 가상 머신(Java Virtual Machine, JVM)은 자바 바이트코드를 실행할 수 있는 주체이다. 📖 위키백과

일반적으로 JVM 은 인터프리터나 JIT 컴파일 방식으로 다른 컴퓨터 위에서 자바 바이트코드를 실행할 수 있도록 구현된다. 자바 바이트코드는 플랫폼에 독립적이며, 모든 JVM 은 규격에 정의된 대로 자바 바이트코드를 실행한다. 따라서 표준 자바 API까지 동일한 동작을 하도록 구현한 상태에서는 이론적으로 모든 자바 프로그램은 CPU나 운영체제의 종류와 무관하게 동일하게 동작할 것을 보장한다.

쉽게 말해 JVM은 일련의 어떤 방식을 통해 자바 바이트코드로 변환된 .java를 실행하고 메모리를 관리해주는 역할을 하는 것이다.

JVM 구성 요소

다음은 JVM의 동작방식 그림이다. [JVM 동작 방식 이미지 출처] : https://asfirstalways.tistory.com/158

jvm은 크게 3가지의 영역으로 나뉜다.

• Class Loader
• Excution
• Runtime Data Area

Class Loader

Class Loader는 컴파일된 .class 파일들을 엮어서 OS에게 할당받은 메모리 영역, Runtime Data Area에 적재한다.

Excution

Runtime Data Area에 적재된 .class파일들을 컴퓨터가 이해할 수 있는 기계어(네이티브 코드)로 변경해 명령어 단위로 실행하는 역할을 한다. 이때 명령어를 하나씩 실행하는 interpreter 방식과 자바 바이트코드를 네이티브 코드로 변환하는 JIT방식이 있다.

🤓 Interpreter & JIT? Interpreter : 자바 컴파일러에 의해 변환된 자바 바이트코드를 한 줄씩 읽고 해석하는 역할을 한다. JIT (Just - In - Time) : 적절한 시점에 바이트코드 전체를 읽어 네이티브 코드로 캐싱해놓고 읽어오는 방식이다.

Runtime Data Area

.class파일들이 적재되어있는 장소인 Runtime Data Area는 다룰 내용이 많으므로 jvm이 OS로부터 할당 받은 메모리 공간이라고만 알고 넘어가자.

jvm은 아래와 같은 순서로 동작한다.

1. 사용자가 작성한.java파일(Java Source code)이 자바 컴파일러에(javac) 의해 .class(자바 바이트코드)로 변환된다.
2. Class Loader가 컴파일된 .class 파일들을 Runtime Data Area에 적재 시킨다.
3. Excution이 메모리에 적재된 바이트코드를 해석(interpreter)하여 명령어 단위로 실행한다.

그렇다면 자바 바이트코드란 무엇인가

자바 바이트코드란 쉽게 말해 JVM이 이해할 수 있는 언어로 변환된 자바 소스 코드를 의미한다. 변환된 자바 바이트코드의 확장자는 .class이다.

🤔 그래서 왜 자바 바이트 코드라고 부르는건데??

자바 컴파일러에 의해 변환되는 코드의 명령어 크기가 1Byte라서 자바 바이트코드라고 한다.

컴파일 하는 방법

자바 바이트코드는 자바 컴파일러에 의해 변환된다고 되어있는데, 컴파일은 어떻게 하는걸까? 컴파일은 jdk 혹은 jre이 설치되어 있다면 javac 명령어로 직접 컴파일할 수 있다.

자바 바이트코드로 컴파일 되는 과정 자바 소스 코드 파일 (.java) -> 자바 컴파일러 (javac) -> 자바 바이트코드 (.class)

(.java) 실행하는 방법

JIT 컴파일러란 무엇이며 어떻게 동작하는가

😲 JIT 컴파일(just-in-time compilation) 또는 동적 번역(dynamic translation)은 프로그램을 실제 실행하는 시점에 기계어로 번역하는 컴파일 기법이다. 📖 위키백과

interpreter의 단점을 보완하기 위해 도입되었으며, 한 번 컴파일된 코드는 계속 빠르게 수행된다. JIT는 내부적으로 해당 메서드가 얼마나 자주 수행되는지 체크하고, 일정 정도를 넘을때에만 컴파일을 수행한다.

JDK와 JRE의 차이

[JDK와 JRE] : https://c10106.tistory.com/3135

🙇‍♂️ Ref.

• https://c10106.tistory.com/3135
• https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9E%90%EB%B0%94_%EA%B0%80%EC%83%81_%EB%A8%B8%EC%8B%A0
• https://asfirstalways.tistory.com/158
• https://ko.wikipedia.org/wiki/JIT_%EC%BB%B4%ED%8C%8C%EC%9D%BC