[기술면접대비] 1. Java

1. Java의 특징

- 객체지향 프로그래밍 언어 (OOP, 객체들의 유기적인 협력과 결합에 중점을 둔 프로그래밍 방식)

- 기본 자료형을 제외한 모든 요소들이 객체로 표현

장점)

- JVM(자바 가상머신)위에서 동작하기 때문에 운영체제에 독립적

- GarbageCollector를 통한 자동적인 메모리 관리 가능

단점)

- JVM 위에서 동작하기 때문에 속도가 상대적으로 느리다

- 다중 상속이나 타입에 엄격하며 제약이 많다

2-1. 객체란?

- 넓은 개념으로 우리가 인지할 수 있는 모든 것- 좁은 개념으로 속성과 기능을 가진 class

2-2. 객체지향 프로그래밍(OOP) 란?

- 기능이 아닌 객체를 중심으로 각 개체들의 역할을 정하여 객체들 간 상호작용을 통해 프로그램을 만드는 것

2-3. 객체지향의 설계원칙 5가지 (SOLID)

1) SRP (단일 책임 원칙) : 한 클래스는 하나의 책임만 가진다

2) OCP (개방 폐쇄 원칙) : 확장엔 열려있고 수정엔 닫혀있어야한다

3) LSP (리스코프 치환 원칙) : 상위 타입은 항상 하위 타입으로 대체할 수 있어야한다

4) ISP (인터페이스 분리 원칙) : 인터페이스 내에 메소드는 최소한일수록 좋다

= 하나의 인터페이스보다 여러개의 구체적인 인터페이스가 좋다

5) DIP (의존관계 역전 원칙) : 구체적인 클래스보다 상위 클래스, 인터페이스, 추상클래스와 같이 변하지 않을 가능성이 높은 클래스와 관계를 맺어야한다 (의존성 주입)

* 자세히 알아보기 : https://dev-coco.tistory.com/142

2-4. 객체지향 프로그래밍 4가지 특징 (참고)

1) 추상화 (Abstraction)

- 공통적인 기능을 추출하여 인터페이스로 정의

- 역할과 구현의 분리

- 인터페이스를 활용한 추상화

2) 상속 (Inheritance)

- 기존 클래스 재활용하여 새로운 클래스 작성

- 상위 클래스의 속성과 기능 사용 가능

- 코드 재사용으로 반복적인 코드 최소화 및 공유하는 속성과 기능에 간편 접근 가능

3) 다형성 (Polymorphism)

- 상위 클래스 타입의 참조변수로 하위 클래스 객체를 참조하는 것 (업캐스팅)

* 여러 종류의 객체를 배열로 다루는 것이 가능

Vehicle vehicles[] = new Vehicle[2];
vehicles[0] = new Car();
vehicles[1] = new MotorBike();

* 하나의 타입만으로 여러가지 타입의 객체를 참조 가능

public class Driver{
 void drice(Vehicle vehicle){
   vehicle.moveForward();
   vehicle.moveBackward();
 }
}

public class Main{
  public static void main(String[] args) {
    Driver driver = new Driver();
    Vehicle Car = new Car();
    Vehicle MotorBike = new MotorBike();
    
    driver.drive(car);
    driver.drive(motorBike);
  }
}

4) 캡슐화 (Encapsulation)

- 서로 연관있는 속성과 기능들을 하나의 캡슐로 만들어 외부로부터 보호하는 것

> 데이터 보호 (data protection) : 외부로부터 클래스에 정의된 속성과 기능들 보호

> 데이터 은닉 (data hiding) : 내부의 동작을 감추고 외부에는 필요한 부분만 노출

- private, getter/setter

- 객체 내 생성자에 객체를 둔 경우 의존성 주입 개념과 연결됨

- 의존성이 주입된 객체의 메서드를 한번에 불러오기 위해 operate()함수를 호출하는 것도 캡슐화

-> 객체 간 결합도 낮추기 (의존성 주입받은 객체의 내부 로직 알필요 없음)

3. 업캐스팅 & 다운캐스팅

1) 업캐스팅

- 자식 클래스가 부모 클래스 타입으로 캐스팅되는 것

- 자식 클래스에만 있는 속성과 메서드 사용 불가

- 자식 클래스에 오버라이딩한 메서드가 있을 경우 오버라이딩 된 메서드가 실행

사용 이유) 배열에 다른 객체 넣을 때 / 생성자를 부모 클래스로 선언하고 여러가지 타입 참조하고싶을때

class Unit {
    public void attack() {
        System.out.println("유닛 공격");
    }
}

class Zealot extends Unit {
    public void attack() {
        System.out.println("찌르기");
    }

    public void teleportation() {
        System.out.println("프로토스 워프");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
    	// * 업캐스팅(upcasting)
        Unit unit_up = new Zealot();
        
		unit_up.attack(); // "찌르기"
        unit_up.teleportation(); // 사용불가
    }
}

2) 다운 캐스팅

- 부모 클래스가 자식 클래스 타입으로 캐스팅 되는 것

- 캐스팅 연산자 명시해야함

사용 이유) 업캐스팅한 객체를 다시 자식 클래스 타입의 객체로 되돌리기 위해

class Unit {
    public void attack() {
        System.out.println("유닛 공격");
    }
}

class Zealot extends Unit {
    public void attack() {
        System.out.println("찌르기");
    }

    public void teleportation() {
        System.out.println("프로토스 워프");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {

        Unit unit_up;
        Zealot zealot = new Zealot();

        unit_up = zealot; // 업캐스팅
        
        // * 다운캐스팅(downcasting) - 자식 전용 멤버를 이용하기위해, 이미 업캐스팅한 객체를 되돌릴때 사용
        Zealot unit_down = (Zealot) unit_up; // 캐스팅 연산자는 생략 불가능. 반드시 기재
        unit_down.attack(); // "찌르기"
        unit_down.teleportation(); // "프로토스 워프" (이제 사용가능)
    }
}

4. JVM의 역할

- 스택 기반 동작

- Java Byte Code를 OS에 맞게 해석해주는 역할

- 가비지 컬렉션을 통해 자동적인 메모리 관리

5. Java 컴파일 과정

1) 개발자가 Java 파일 생성

2) build

3) Java 컴파일러의 javac의 명령어를 통해 바이트코드(.class)를 생성

4) Class Loader를 통해 JVM 메모리 내로 로드

5) 실행 엔진을 통해 컴퓨터가 읽을 수 있는 기계어로 해석 (각 OS별)

6. Java에서 제공하는 원시타입, 각각 몇바이트 차지?

- 정수형 byte(1), short(2), int(4), long(8)

- 실수형 float(4), double(8)

- 논리형 boolean(1)

7. 오버라이딩(Overriding) vs 오버로딩(Overloading)

1) 오버라이딩(Overriding) : 상위 클래스에있는 메소드를 하위 클래스에서 재정의

2) 오버로딩(Overloading) : 매개변수의 개수/타입을 다르게하여 같은 이름의 메소드를 여러개 정의

8. 불변 객체

- 객체 생성 이후 내부 상태가 변하지 않는 객체

- 원시타입인 경우 final 키워드 사용

- 참조타입인 경우

참조 타입은 대표적으로 1.객체를 참조할 수도 있고, 2.배열이나 3.List 등을 참조할 수 있습니다.

1. 참조 변수가 일반 객체인 경우 객체를 사용하는 필드의 참조 변수도 불변 객체로 변경해야 합니다.

2. 배열일 경우 배열을 받아 copy해서 저장하고, getter를 clone으로 반환하도록 하면 됩니다.
(배열을 그대로 참조하거나, 반환할 경우 외부에서 내부 값을 변경할 수 있음. 때문에 clone을 반환해 외부에서 값 변경하지 못하게 함)

3. 리스트인 경우에도 배열과 마찬가지로 생성시 새로운 List를 만들어 값을 복사하도록 해야 합니다.
배열과 리스트는 내부를 복사하여 전달하는데, 이를 방어적 복사(defensive-copy)라고 합니다.

- 불변객체 사용이유?

불변 객체나 final 키워드를 사용해 얻는 이점은 다음과 같습니다.

1. Thread-Safe하여 병렬 프로그래밍에 유용하며, 동기화를 고려하지 않아도 된다.
(공유 자원이 불변이기 때문에 항상 동일한 값을 반환하기 때문)

2. 실패 원자적인 메소드를 만들 수 있다.
(어떠한 예외가 발생되더라도 메소드 호출 전의 상태를 유지할 수 있어 예외 발생 전과 똑같은 상태로 다음 로직 처리 가능)

3. 부수효과를 피해 오류를 최소화 할 수 있다.
※ 부수효과 : 변수의 값이 바뀌거나 객체의 필드 값을 설정하거나 예외나 오류가 발생하여 실행이 중단되는 현상

4. 메소드 호출 시 파라미터 값이 변하지 않는다는 것을 보장할 수 있다.

5. 가비지 컬렉션 성능을 높일 수 있다.
(가비지 컬렉터가 스캔하는 객체의 수가 줄기 때문에 Gc 수행 시 지연시간도 줄어든다.)

9. 추상 클래스와 인터페이스

1) 추상 클래스 : 클래스 내 추상 메소드가 하나 이상 포함되거나 abstract로 정의된 경우

2) 인터페이스 : 모든 메소드가 추상 메소드로만 이루어져있는 것

공통점)

- new 연산자로 인스턴스 생성 불가능

- 사용하기 위해서는 하위 클래스에서 확장/구현

차이점)

- 인터페이스 -> 그 인터페이스를 구현하는 모든 클래스에 대해 특정한 메소드가 반드시 존재하도록 강제

- 추상클래스 -> 상속받는 클래스들의 공통적인 로직 추상화/기능 확장 위해 사용

- 인터페이스 다중상속 가능 | 추상 클래스 다중상속 불가

10. 싱글톤 패턴

- 단 하나의 인스턴스를 생성해서 사용하는 디자인 패턴

- 인스턴스 1개만 존재해야한다는 것을 보장

- 동일한 인스턴스 자주 생성해야하는 경우 사용 (메모리 낭비 방지)

- 예시) Spring Bean (스프링 컨테이너는 모든 빈들을 기본적으로 싱글톤으로 관리)

자세히 알아보기 : https://dev-coco.tistory.com/109

11. 가비지 컬렉션(Garbage Collection)

- JVM 메모리 기법

- 시스템에서 동적으로 할당됐던 메모리 영역 중에서 필요없어진 메모리 영역을 회수하여 메모리 관리하는 기법

- 과정

1) JVM이 어플리케이션의 실행 멈춤

2) GC실행하는 쓰레드 제외 모든 쓰레드 중단 (Stop The World)

3) 사용하지 않는 메모리 제거 (Mark and SweeP)

* ++ GC의 작업은 Young 영역에 대한 Minor GC와 Old 영역에 대한 Major GC로 구분

12. 자바의 메모리 영역

1) 메소드(Method) 영역

- 전역변수와 static 변수를 저장

- 프로그램 시작부터 종료까지 메모리에 남아있다

할당 : JVM 동작해서 클래스가 로딩될때 생성

2) 스택(Stack) 영역 = 정적할당

- 지역변수와 매개변수 데이터 값 저장

- 메소드가 호출될 때 메모리에 할당되고 종료되면 메모리 해제

- LIFO 구조

- 변수에 새로운 데이터가 할당되면 지워진다

할당 : 컴파일 타임시 할당

3) 힙(Heap) 영역 = 동적할당

- new 키워드로 생성되는 객체(인스턴스), 배열 등이 저장

- 가비지 컬렉션에 의해 메모리 관리

할당 : 런타임시 할당

13. 클래스 - 객체 - 인스턴스

1) 클래스 : 객체 설계도, 객체 생성에 사용

2) 객체 : 클래스 기반으로 생성됨, 고유 이름/상태(필드)/행동(메서드) 가짐

3) 인스턴스 : 객체에 메모리가 할당되어 실제로 활용되는 실체

14. 생성자 (Constructor)

- 클래스와 이름이 같은 메서드

- 객체가 생성될 때 호출되는 메서드

- 명시적으로 생성자를 만들지 않아도 default로 만들어지며, 생성자는 파라미터를 다르게하여 오버로딩 가능

15. Wrapper Class와 Boxing/UnBoxing

- Wrapper Class : 기본 자료형에 대한 객체 표현

- Boxing : 기본 자료형 -> Wrapper Class

- UnBoxing : Wrapper -> Class 기본 자료형

16. Synchronized

- 여러개의 쓰레드가 한 개의 자원을 사용하고자 할 때 현재 데이터를 사용하고있는 쓰레드를 제외하고 나머지 쓰레들은 데이터 접근 못하게 막는 개념

- 데이터의 thread-safe를 위해 자바에서 Synchronized 키워드 제공해 멀티 쓰레드 환경에서 쓰레드간 동기화 시켜 데이터의 thread-safe 보장

- Synchronized는 변수와 메소드에 사용해서 동기화할 수 있으며, Synchronized 키워드를 남발하게 되면 오히려 프로그램의 성능저하 일으킬 수 있음

17. new String과 리터럴("")

- new String()은 new 키워드로 새로운 객체를 생성하기 때문에 Heap 메모리 영역에 저장

- 리터럴("")은 Heap 내 String Constant Pool 영역에 저장

18. static

- static 변수/메서드는 클래스가 메모리에 올라갈 때 자동으로 생성됨

- 클래스 로딩이 끝나면 바로 사용 가능 (인스턴스=객체 생성없이 사용가능)

- 모든 객체가 메모리 공유

- GC 관리 영역 밖 -> 프로그램이 종료될 때 까지 메모리 값이 유지된채로 존재

static 변수와 static 메서드 : https://dev-coco.tistory.com/153

19. Error와 Exception 차이

1) Error

- 실행 중 일어날 수 있는 치명적 오류

- 컴파일 시점에 체크할 수 없고 오류가 발생하면 프로그램 비정상 종료

- 예측 불가능한 UncheckedException

2) Exception

- 경미한 오류

- try-catch를 이용해 프로그램의 비정상 종료 막을 수 있음

(중요도 낮은 부분)

* String, StringBuffer, StringBuilde

- String은 불변의 속성을 가지며, StringBuffer와 StringBuilder는 가변의 속성을 가집니다

- StringBuffer는 동기화를 지원하여 멀티 쓰레드 환경에서 주로 사용하며

- StringBuilder는 동기화를 지원하지 않아 싱글 쓰레드 환경에서 주로 사용합니다.

차이 & 장단점 : https://dev-coco.tistory.com/25

String 객체가 불변인 이유

1. 캐싱 기능에 의한 메모리 절약과 속도 향상
- Java에서 String 객체들은 Heap의 String Pool 이라는 공간에 저장되는데, 참조하려는 문자열이 String Pool에 존재하는 경우 새로 생성하지 않고 Pool에 있는 객체를 사용하기 때문에 특정 문자열 값을 재사용하는 빈도가 높을 수록 상당한 성능 향상을 기대할 수 있다.
2. thread-safe
- String 객체는 불변이기 때문에 여러 쓰레드에서 동시에 특정 String 객체를 참조하더라도 안전하다.
3. 보안기능
- 중요한 데이터를 문자열로 다루는 경우 강제로 해당 참조에 대한 문자열 값을 바꾸는 것이 불가능하기 때문에 보안에 유리하다.

* 클래스 멤버 변수 초기화 순서

1) static 변수 선언부 : 클래스가 로드 될 때 변수가 제일 먼저 초기화 된다.
2) 필드 변수 선언부 : 객체가 생성될 때 생성자 block 보다 앞서 초기화 된다.
3) 생성자 block : 객체가 생성될 때 JVM이 내부적으로 locking( thread-safe 영역 )

* 내부 클래스(Inner Class) 장점

1) 내부 클래스에서 외부 클래스의 멤버에 손쉽게 접근할 수 있다.
2) 서로 관련 있는 클래스를 논리적으로 묶어서 표현함으로써, 캡슐화를 증가시키고, 코드의 복잡성을 낮출 수 있다.
3) 외부에서는 내부 클래스에 접근할 수 없으므로, 코드의 보안성을 높일 수 있다

* Reflection

- 구체적인 클래스 타입을 알지 못해도 그 클래스의 메소드/타입/변수들에 접근할 수 있도록 해주는 자바 API

* CheckedException & UnCheckedException

1) CheckedException은 실행하기 전에 예측 가능한 예외를 말하고, 반드시 예외 처리를 해야 합니다.
대표적인 Exception - IOException, ClassNotFoundException 등

2) UncheckedException은 실행하고 난 후에 알 수 있는 예외를 말하고, 따로 예외처리를 하지 않아도 됩니다.
대표적인 Exception - NullPointerException, ArrayIndexOutOfBoundException 등

3) RuntimeException은 UncheckedException을 상속한 클래스이고, RuntimeException이 아닌 것은 CheckedException을 상속한 클래스 입니다.

* 컬렉션 프레임워크 : https://dev-coco.tistory.com/32

다수의 데이터를 쉽고 효과적으로 관리할 수 있는 표준화된 방법을 제공하는 클래스의 집합을 의미합니다.
자바 컬렉션에는 List, Set, Map 인터페이스를 기준으로 여러 구현체가 존재하고, 이에 더해 Stack, Queue 인터페이스도 존재합니다.

List / Set / Map / Stack / Queue

List는 순서가 있는 데이터의 집합이며, 데이터의 중복을 허용합니다. 대표적인 구현체로는 ArrayList가 있고, 이는 Vector를 개선한 것입니다. 이외에도 LinkedList 등의 구현체가 있습니다.
- Vector, ArrayList, LinkedList, Stack, Queue
Set은 순서가 없는 데이터의 집합이며, 데이터의 중복을 허용하지 않습니다. 대표적인 구현체로는 HashSet이 있고, 순서를 보장하기 위해서는 LinkedHashSet을 사용합니다. (Map의 key-value 구조에서 key 대신 value가 들어가 value를 key로 하는 자료구조)
- HashSet, LinkedHashSet, TreeSet
Map은 키와 값이 한 쌍으로 이뤄져 있고, 키를 기준으로 중복을 허용하지 않으며, 순서가 없습니다. key의 순서를 보장하기 위해서는 LinkedHashMap을 사용합니다.
- HashMap, TreeMap, HashTable, Properties
Stack 객체는 직접 new 키워드로 사용할 수 있으며, Queue 인터페이스는 LinkedList에 new 키워드를 적용해 사용할 수 있습니다.

* 제네릭 : https://dev-coco.tistory.com/28

제네릭은 데이터의 타입을 하나로 지정하지 않고 사용할 때마다 범용적이고 포괄적으로 지정한다는 의미입니다.
제네릭 타입을 사용함으로써 잘못된 타입이 사용될 수 있는 문제를 컴파일 과정에서 제거할 수 있어 에러를 사전에 방지할 수 있습니다.

* final VS finally VS finalize

final은 클래스, 메소드, 변수, 인자를 선언할 때 사용할 수 있으며, 한 번만 할당하고 싶을 때 사용합니다.
- final 변수는 한 번 초기화되면 그 이후에 변경할 수 없습니다.
- final 메소드는 다른 클래스가 이 클래스를 상속할 때 메소드 오버라이딩을 금지합니다.
- final 클래스는 다른 클래스에서 이 클래스를 상속할 수 없습니다.
finally는 try-catch와 함께 사용되며, try-catch가 종료될 때 finally block이 항상 수행되기 때문에 마무리 해줘야 하는 작업이 존재하는 경우에 해당하는 코드를 작성해주는 코드 블록입니다.
finalize는 Object 클래스에 정의되어 있는 메소드이며, GC에 의해 호출되는 메소드로 절대 호출해서는 안되는 메소드입니다. GC가 발생하는 시점이 불분명하기 때문에 해당 메소드가 실행된다는 보장이 없고, finalize() 메소드가 오버라이딩 되어 있으면 GC가 이루어질 때 바로 Garbage Collectiong 되지 않습니다. GC가 지연되면서 OOME(Out of Memory Exception)이 발생할 수 있기 때문에 finalize() 메소드를 오버라이딩하여 구현하는 것을 권장하지 않고 있습니다.

* 직렬화

시스템 내부에서 사용되는 객체 또는 데이터를 외부의 시스템에서도 사용할 수 있도록 바이트(byte) 형태로 데이터 변환하는 기술이며,
반대로 직렬화된 바이트 형태의 데이터를 다시 객체로 변환하는 과정을 '역직렬화'라고 합니다.
(간단히) JVM의 메모리에 상주(힙 or 스택)되어 있는 객체 데이터를 바이트 형태로 변환하는 기술

출처 : https://dev-coco.tistory.com/153

저작자표시

[기술면접대비] 1. Java