Fullstack-Study

1. Java & Spring

<1> Java 기본 & OOP

(1) Java

• 정의 : 객체 지향 기반 범용 프로그래밍 언어

• 특징 : 안정적, 메모리 관리 자동(GC) , 풍부한 라이브러리, 멀티플랫폼 지원

• 자바 컴파일 과정

1. 개발자가 .java파일 작성
2. javac 컴파일러가 코드 분석

• 문법체크, 타입 검사 등

3. .class 파일(바이트코드) 생성

• CPU/OS에 종속적이지 않은(독립적) 중간 언어
• JVM이 읽을 수 있는 명령어 집합

• WORA(Write Once, Run Anywhere)

• 의미 : 한 번 작성한 코드가 여러 플랫폼에서 그대로 실행 가능 (플랫폼 독립적)
• 가능한 이유 :

• Java코드는 바이트코드(.class)로 컴파일됨
• JVM이 OS와 CPU환경에 맞게 기계어로 변환
• JIT(Just-In-Time) Complier 사용 -> 성능 향상

• 예시 : "Hello World"코드 -> JVM -> CPU에 맞는 기계어 -> 화면 출력

• JVM 동작원리

• Class Loader : .class 파일 메모리 로딩
• ByteCode Verifier : 유효성 검사(타입체크, 메모리 안전) -> 안전성 확인
• Execution Engine : 바이트 코드 실행

• InterPreter : 한 줄씩 실행 -> 느림
• JIT Compiler : Host Spot 코드 -> 기계어 최적화 -> 빠름

• Just-In-Time 컴파일러
• 반복 실행되는 Hot Spot 코드를 런타임에 기계어로 변환

• Hot Spot 코드 = 프로그램 실행 중 자주 반복해서 실행되는 코드

• 성능 최적화 : 인라인, 루프 최적화, 레지스터 활용

• RunTime Data Area : Mehtod Area, Heap, Stack, PC Register, Native Method Stack

• Method Area : 클래스별 정보와 메서드 코드, 상수 static변수 등을 저장
• Stack : 메서드 호출, 지역변수 관리
• Heap : 객체 저장
• PC Register : 현재 실행 위치 추적
• Native Method Stack : 네이티브 코드 호출

• GC : Heap관리, 사용하지 않는 객체 제거 -> 메모리 효율적으로 관리

• GC(Garbage Collector)

1. GC정의

• JVM이 Heap에 있는 사용하지 않는 객체를 자동으로 제거하여 메모리를 효율적으로 관리하는 기능
• 수동으로 메모리를 해제할 필요가 없음

2. GC 동작 방식

1. Mark & Sweep

• Mark : 도달 가능한 객체 표시
• Sweep : 표시되지 않은 객체 제거

2. Generational GC

• 객체의 생존 기간에 따라 영역 분리

• Young Generation : 새로 생성된 객체로 Minor GC 발생
• Old Generation : 오래 살아남은 객체로 Major GC 발생

• 새로 생성된 객체 대부분 금방 사라지므로, Young 영역만 자주 GC가 발생하여 효율적임

3. GC Algorithm

• Serial GC : 단일 스레드, 작은 앱에 적합
• Parallel GC : 멀티스레드, CPU 활용 -> 서버 환경
• Concurrent Mark Sweep (CMS) : 애플리케이션과 동시에 GC 수행
• G1 GC : 영역 기반, 대규모 Heap에 최적화, Predictable pause time

3. GC 특징

• Stack에 참조되는 객체는 GC 대상에서 제외
• GC 발생 시 애플리케이션 일시 정지 기능(Stop-the-world)
• 강제로 GC호출 : System.gc() 가능하지만 권장하지 않음

4. 효율적 관리

• 객체 재사용,, 불필요 객체 생성 최소화 -> GC 부담 감소
• JVM 옵션으로 GC 튜닝 가능 (-Xmx,-Xms,GC 종료 지정)
• 메모리 누수 확인 : 프로파일러 사용(VisualVM, Jprofiler 등)

• 프로파일러(Profiler)
• 프로그램을 실행하면서 성능, 메모리, CPU 사용량, 객체 생성/소멸 등을 분석하는 도구
• 목적 : 병목 구간 찾기, 메모리 누수 탐지, 성능 최적화
• 종류

• VisualVM : JVM 내장, Heap/Thread/CPU 분석 가능
• JProfiler : 상용, 상세 분석, 실시간 모니터링
• YourKit : 상용, 성능 분석 강력
• Flight Recorder/ Mission Control : Java11이상, 실시간 분석

• JDK / JRE / JVM

• JDK : 개발 키트, 컴파일러 포함
• JRE : Java 실행 환경
• JVM : 바이트코드를 기계어로 변환해 실행

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(2) OOP (객체지향 프로그래밍)

• 정의 : 프로그램을 객체 단위로 설계하고 구현하는 프로그래밍 패러다임

• 객체 = 데이터(속성) + 기능(메서드)을 함께 가짐

• 장점 : 코드 재사용, 유지보수 용이, 현실 세계 모델링

• 4대 원칙

• 1. 캡슐화(Encapsulation)

  • 객체 내부 상태를 보호하고 외부 접근 제한 (ex) : private 필드 + getter/setter

• 2. 상속(Inheritance)

  • 기존 클래스 기능을 재사용하고 확장
  • extends (ex) : class Admin extends Uses { }

• 3. 다형성(Polymorphism)

  • 같은 타입으로 여러 객체를 처리 가능 (ex) : User u = new Admin(); u.login();

• 4. 추상화(Abstraction)

  • 구체적 구현을 숨기고 기능만 제공
  • implements는 추상화 구현 (ex) abstract class User / interface Loginable

• 클래스 & 객체

• 클래스

  • 설계도, 객체 생성 템플릿 (ex) class User { String name; void login(){} }

• 객체

  • 메모리에 생성된 인스턴스 (ex) User u = new User() ; u.login();

• 추상클래스 & 인터페이스

• 추상클래스

  • 일부 구현 가능, 상태 필드 가짐, 단일 상속

• 인터페이스

  • 구현 없는 메서드 선언, 다중 상속 가능, 설계 표준화

• 메서드 오버로딩 & 오버라이딩

• 오버로딩(Overloading)

  • 같은 이름의 메서드를 매개변수 타입이나 개수로 구분하여 여러개 정의
  • 호출할 메서드를 컴파일 시점에 결정 -> 컴파일 타임 다형성
  • 반환 타입만 다른 경우는 불가

     class Calculator {
       int add(int a, int b) { return a + b; }
       double add(double a, double b) { return a + b; }
       int add(int a, int b, int c) { return a + b + c; }
     }
  

• 오버라이딩(Overriding)

  • 상속받은 부모 클래스 메서드를 자식 클래스에서 재정의
  • 런타임 시 실제 객체 타입에 따라 메서드 호출 -> 런타임 다형성
  • super키워드로 부모 메서드 호출 가능

  class User {
  void login() { System.out.println("User 로그인"); }
  }
  
  class Admin extends User {
      @Override
      void login() { System.out.println("Admin 로그인"); }
  }
  
  User u = new Admin();
  u.login(); // Admin 로그인 출력 (런타임 다형성)
  

• 접근 제어자

• 캡슐화 구현의 핵심 : 객체 내부 데이터보호, 외부 접근 제한

• 종류

  • private

  • 같은 클래스 내에서만 접근 가능

  • default

  • 접근 제어자 미설정 시 적용
  • 같은 패키지 내에서 접근 가능

  • protected

  • 같은 클래스, 같은 패키지, 상속받은 자식 클래스에서 접근 가능

  • public

  • 모든 곳에서 접근 가능