[Java] 데이터 타입, 변수 그리고 배열

목표

자바의 프리미티브 타입, 변수 그리고 배열을 사용하는 방법을 익힙니다.

학습할 것

• 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

 

학습 내용 정리

프리미티브 타입 종류와 값의 범위 그리고 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'

 

*클래스 영역에 선언한 변수들은 실행 시 초기화를 하지 않아도 컴파일러가 자동으로 기본값을 할당해 준다. 그러나 메소드 안에서는 자동으로 값 할당이 되지 않기 때문에 에러가 뜬다.

 

프리미티브 타입과 레퍼런스 타입

"primitive type은 실제 값을 저장하는 반면 reference type은 참조하는 객체의 주소를 저장한다는 것입니다."

"The basic difference is that primitive variables store the actual values, whereas reference variables store the addresses of the objects they refer to."

출처 : https://stackoverflow.com/a/32049775

 

리터럴

"리터럴은 고정 값의 소스 코드 표현입니다. 리터럴은 계산할 필요 없이 코드에 직접 표시됩니다. 변수 혹은 상수에 저장되는 값입니다."

int i = 100000; // i는 변수, 100000는 리터럴
final int F = 1234; //f는 상수, 1234는 리터럴
boolean result = true;
char capitalC = 'C';
byte b = 100;
short s = 10000;
long l = 1000L;

변수나 상수는 메모리에 할당된 공간을 뜻하고, 리터럴은 해당 공간에 저장된 값이다.

문자열의 경우 리터럴 선언 시 "String constant poll"에 저장된다.

상수의 경우 리터럴 선언 시 "constant poll"에 저장된다.

 

String constant pool 위치 변경

Java6까지 String constant pool의 위치는 Perm 영역이었다. Perm 영역에 위치하였던 게 Java7에서 Heap 영역으로 변경되었다. 그 이유는 OutOfMemoryException 문제 때문이다.

String str1 = "java";
String str2 = "java"; 
String str3 = new String("java"); 
String str4 = new String("java");

출처 :  https://hyunbbo.tistory.com/24

 

"java"를 문자열 리터럴로 저장하면 Heap 영역 내의 상수 풀(String constant pool) 내에 저장되고 해당 상수 풀 내에서는 같은 문자열의 경우 하나만 존재하므로, str1과 str2에 해당 상수 풀 내의 "java"의 위치를 가리키게 된다.

 

문자열 immutable

문자열 리터럴은 변하지 않는다. 따라서 예시처럼 문자열을 하나의 String constant pool내의 값을 참조할 수 있다. JVM에 Class 파일(.class)가 로드될 때, JVM은 String Constant Pool에 동일한 문자열("java")를 확인하고 존재하면 재사용하고, 없으면 새로 만든다. 또한 문자열 리터럴의 불변(immutable)하기 때문에 여러 레퍼런스에 같은 문자열 리터럴을 참조해도, 영향이 없고 thread-safe 하다.따라서 멀티 스레드 환경에서 공유하여 사용할 수 있다.

또한 immutable 하기 때문에 + 연산 등을 통해 문자열을 변경할 경우 해당 객체의 수정이 아니라 새로운 객체를 만들고 해당 객체를 참조하도록 한다. 그리고 기존 객체는 참조가 사라지고, 가비지 컬렉터의 수집 대상이 된다.

 

변수 선언 및 초기화하는 방법

선언

int a;

초기화 3가지 방법

명시적 초기화 (explicit initialization)

// 변수 선언과 동시에 초기화
int age = 10; // 기본형 변수 초기화 
Book book = new Book(); //참조 변수 초기화

생성자 (Constructor)

// 생성자는 인스턴스가 생성될 때 호출되는 '인스턴스 초기화 메서드'이다

ExamClass ex = new ExamClass();
// 연산자 new에 의해 Heap 영역에 클래스의 인스턴스가 생성

초기화 블럭 (initialization block)

• 인스턴스 초기화 블럭
  • 인스턴스가 생성될 때마다 호출
  • 힙영역에 생성
• 정적초기화 블럭
  • 클래스 영역에 생성
  • 한 번만 수행되어 생성
• 초기화 순서
  • 클래스 변수 초기화 순서
    - 기본값 --> 명시적 초기화 --> 클래스 초기화 블럭
  • 인스턴스 변수 초기화 순서
    - 기본값 --> 명시적 초기화 --> 인스턴스 초기화 블럭 --> 생성자

 

변수의 스코프

변수에 접근 가능한 유효 범위 혹은 영역이다. 일반적으로 {} 사이에서 동작합니다. 즉, {} 범위를 넘어서는 순간 그 변수는 사용이 불가합니다.
멤버 변수는 클래스 변수라고 불리며 클래스 바로밑에 선언됩니다.

class Main {
  int a;
  int b;
  int c;
}

//맴버 변수랑 지역 변수가 동시에 있다면? -> 지역 변수
class Main {
int a = 3;

  public static void main(String[] args) {
   int a = 5;
   System.out.print(a); //5
  }
}

 

변수의 라이프타임

변수가 메모리에서 살아있는 기간을 뜻합니다.

 

인스턴스 변수 : GC가 객체를 메모리상에서 지울 때까지

Hello a = new Hello();

클래스 변수(멤버 변수) : 프로그램이 종료될 때까지

로컬 변수 : {} 블록 종료 될 때까지

 

참고하면 좋은 자료 : https://www.learningjournal.guru/article/programming-in-java/scope-and-lifetime-of-a-variable/

 

타입 변환, 캐스팅 그리고 타입 프로모션

형 변환에는 크게 자동 형 변환(Promotion- 묵시적 타입 변환)과 강제 형 변환(Casting-명시적 타입 변환)이 있다.

프로모션(자동 형 변환, 묵시적 형 변환) - 작은 데이터 타입에서 큰 데이터 타입으로 형 변환 되는 것. (컴파일러가 자동 수행)

// 자동 타입 변환
// 큰 크기 타입 = 작은 크기 타입
byte byteValue = 10;
int intValue = byteValue // 자동 타입 변환이 일어난다.

캐스팅(강제 형 변환, 명시적 형 변환) - 큰 데이터 타입에서 작은 데이터 타입으로 형 변환 되는 것.

// 작은 크기 타입 = (작은 크기 타입) 큰 크기 타입
int intValue = 123456789;
byte byteValue = (byte) intValue;    // 강제 타입 변환 (캐스팅)

double doubleValue = 3.14;
int intValue = (int) doubleValue;    // intValue는 정수 부분인 3만 저장한다.

 

배열 선언하기

Java에서 배열은 실제로 생성되는 객체이기 때문에 Heap 영역에 고정된 크기를 가지고 생성된다. 한마디로 고정 힙 배열(Fixed Heap Array)이다.

1차 배열

int arr[] = new int[2];
// int형을 저장할 수 있는 2개의 메모리 공간을 할당한다.
arr[0] = 2; 
arr[1] = 3;
// arr는 stack 영역에 저장되고 실제 값을 저장할 수 있는 공간은 Heap 영역에 할당된다.
// 실제 값(2, 3)은 Heap 영역에 저장되고, arr는 해당 값이 저장된 주소를 할당받는다.

2차 배열

int arr[][] = {{0,0,0,0},{0,0,0,0}}; 
int arr[][] = new int[2][4];

 

타입 추론

타입추론

타입이 정해지지 않은 변수에 대해서 컴파일러가 변수의 타입을 스스로 찾아낼 수 있도록 하는 기능.

var

Java 10부터 지원. 지역변수를 선언할 때 초기값을 통하여 컴파일러가 변수의 타입을 스스로 찾아내 데이터 타입을 추론한다.

코드 양을 줄일 수 있고, 가독성을 높인다.

var a; // 에러 변수 a에 대한 타입 추론 못함 (초기화 필요) 
var b = null; // 에러 null은 타입 추론을 하지 못한다.
var i = 1; // int 추론
var str = "Hello World" // String으로 추론
var list = new ArrayList<String>(); // ArrayList<String>으로 추론
var list = new ArrayList<>(); // 에러