컴퓨터의 구조 및 프로그램 실행 과정

CPU <=> Main Memory <=> Hard Disk

  • 두뇌에 해당하는 중앙처리장치(CPU)
  • 중앙처리장치가 처리할 프로그램과 데이터를 임시로 저장하는 주기억장치(Main Memory)
  • 프로그램과 데이터 등을 반영구적으로 저장할 수 있는 하드디스크
  • 키보드, 모니터, 프린터 등의 주변장치로 구성

CPU

ALU(Arithmetic and Logic Unit)

덧셈, 뺄셈과 같은 산술연산과 논리합, 논리곱과 같은 논리연산을 수행하는 ALU(Arithmetic and Logic Unit)
레지스터로부터 데이터를 가져와서 연산하고 그 결과 값 역시 다시 레지스터에 저장

레지스터(register)

ALU가 연산을 수행할 때 그 대상이 되는 데이터를 임시로 저장하는 CPU내의 저장 공
간인 레지스터(register)
보통 CPU내에는 이런 레지스터들이 다수 존재하게 되는데 CPU가 명령을 수행하는 데 필요한 _시스템 레지스터_와 프로그래머에 의해서 사용 가능한 _범용 레지스터_들이 있다.

컨트롤 로직(control logic)

CPU내에는 ALU와 레지스터 파일 외에 명령을 해석한 후에 실행을 위해 ALU와 레지스터
파일을 제어하는 회로가 존재하게 되는데 이를 컨트롤 로직(control logic)이라고 한다

프로그램의 실행

보통 프로그래머가 작성한 프로그램은

  1. CPU가 바로 해석할 수 있는 기계어의 형태로 번역되어 하드디스크에 저장되었다가
  2. 운영체제에 의해서 실행될 때 주기억장치에 올려지고
  3. CPU의 컨트롤 로직에 의해서 하나씩 실행되게 된다.

프로그램이 실행될 때 필요한 데이터 역시

  1. 하드디스크에 저장되었다가
  2. 메모리를 통하여 레지스터에 저장된 후 연산에 사용된다.

연산의 결과 값은 반대로

  1. 레지스터에 저장된 후에
  2. 메모리를 거쳐 하드디스크에 저장하게 된다.

물론 입력데이터는 하드디스크가 아닌 키보드나 다른 입력장치를 통해 입력 될 수도 있
으며 출력 역시 모니터나 프린터 등의 장치가 될 수 있다.

참고

자바 메모리 구조

자바의 메모리 관리는 확장 가능한 방식의 응용 프로그램을 조정하기 위해 필요한 기술이다.

JVM

JVM은 컴퓨터가 자바 프로그램을 실행할 수 있도록하는 추상 컴퓨팅 시스템이다.
JVM은 코드를 로드, 검사, 실행하고 런타임 환경을 제공한다.

이런 특징으로

  • 자바 프로그램은 오류가 발행해도 JVM만 다운될 뿐 전체 시스템에 데미지를 주지 않는다.
  • 플랫폼에 의존적이지 않아 모든 자바 프로그램의 구동이 가능하다.
  • 동적할당을 프로그래머가 담당하는 C언어와 달리 JVM에서 관리한다.

구조

JVM 구조

자바 실행 과정

1.실행 될 클래스를 메모리에 로드 후 초기화 작업을 수행
2. 메소드와 클래스 변수들을 해당 메모리 영역에 배치
3. 클래스 로드가 끝난 후 JVM은 main 메소드를 찾아 지역변수, 객체변수, 참조변수를 스택에 쌓음.
4. 코드를 따라 진행하면서 함수 호출, 객체 할당 등의 작업 수행

Runtime Data Area

Class Loader

프로그램 동작시 바이트 코드(.class파일) - 클래스를 메모리(아래 Runtime Data Area)로 적재한다.

Execution Engine

Class Loader에 의해 클래스들이 메모리에 적재되면, 클래스들을 기계어로 변경해 명령어 단위로 실행한다.
Interpreter 방식과 Just-In-time 컴파일러를 이용하는 방식이 있다.

Just-In-Time 컴파일러는 전체 바이트 코드를 네이티브 코드로 컴파일하여 실행할 수 있게 함으로서 성능을 높이는 방식이다.

Garbage Collector

Heap 메모리 영역에 생성된 객체들 중에 참조되지 않는 객체들을 탐색 후 메모리에서 제가한다.
참조가 없어질 때 바로 해제되는 것은 아니다.
GC가 수행되는 동안 GC를 수행하는 쓰레드가 아닌 다른 모든 쓰레드는 일시정지된다.

Runtime Data Area

자바 프로그램이 실행될 때 JVM이 운영체제로 부터 할당받는 메모리 영역이다.
자바 어플리케이션을 실행할 때 사용되는 데이터들이 적재된다.

용도에 따라 5개로 구성

  1. Mathod Area
  2. Heap Area
  3. Stack Area
  4. PC Register
  5. Native Method Stack

1, 2번 영역은 모든 쓰레드가 공유하고
3, 4, 5번 영역은 쓰레드 별로 생성되며 공유되지 않는다.

Method (Static) Area

클래스와 인터페이스의 런타임 상수(Constant Pool) 풀이다.

  • static 변수(클래스 멤버 변수, 정적 변수)
  • 메소드
  • 생성자
  • final class 변수 ... 등

Heap Area

자바 프로그램이 실행되어 JRE 클래스 및 동적으로 생성된 Java 오브젝트가 저장되는 공간이다.
새로운 객체는 항상 힙 공간에 생성되며이 객체에 대한 참조는 스택 메모리에 저장된다.
메소드 영역에 로드된 클래스만 생성이 가능하다.
이러한 개체는 전역 액세스 권한이 있으며 응용 프로그램의 어느 곳에서나 액세스 할 수 있고,
다른 객체의 필드 또는 스택에 존재하는 다른 메소드에 의해 참조되며,
참조하는 변수가 없으면 필요없는 것으로 간주되어 Gabage Collector에 의해 해제된다.

  • new 키워드로 생성된 객체
  • 배열 ... 등

Stack Area

정적 메모리 할당 및 스레드 실행에 사용된다.
여기에는 메소드에 고유 한 (1)기본 값과 메소드에서 (2)참조되는 힙에있는 오브젝트에 대한 참조가 포함한다.
Last-In-First-Out (LIFO)의 구조이다.
메소드가 호출되면 이 영역에 할당되고, 사용이 종료되는 해제된다.
각 스레드는 스레드마다 하나의 스택을 할당받게 된다.
힙 영역의 객체를 참조할 수 있다.

  • 지역변수, 파라미터, 리턴 값
  • 연산에 사용되는 임시 값

int a = 10; // 스택에 int 크기의 메모리 공간을 확보하고 이름이 a라고 붙여준다. 값은 10.
Person p = new Person(); // Person p를 스택에 생성하고, new로 생성된 Person의 인스텀스를 힙에 생성한다. 스택에 p는 힙 영역의 주소값을 가지고 있게 된단. 이를 참조라고 표현한다.

PC Register

수행중인 JVM 명령 주소(Program Counter)를 저장한다.
Thread가 생성될 때마다 생성된다.

Program Counter : Thread가 실행되는 부분의 주소와 명령

Native Methos Stack

자바 외 언어로 작성된 네이티브 코드를 위한 메모리 영역이다.
보통 C나 C++ 등의 코드로 작성된 코드를 수행하기 위한 스택이다.

예제

class Person {
    int pid;
    String name;

    // constructor, setters/getters
}

public class Driver {
    public static void main(String[] args) {
        int id = 23;
        String pName = "Jon";
        Person p = null;
        p = new Person(id, pName);
    }
}

스택과 힙

엘리멘트리 OS 5.0 Juno 설치하기

엘리멘트리 OS

개요

맥과 비슷한 디자인을 추구하는 리눅스로 '엘리멘트리 OS'가 있습니다.
지금 사용하고 있는 '민트 19.2'보다 무겁다고 하는데, 일단 사용해 보려구 합니다.

OS 설치는 문제없이 되었는데 (1)업데이트나 그래픽 드라이버 설치과정에 자꾸 시스템이 멈추는 문제가 발생했고, (2)지역을 한국으로 하면 한글 입력이 잘 되는데 영문으로 하면 한글입력이 되지 않는 문제가 발생했습니다.
해결 방법을 찾아 설치를 마치고, 설치 방법을 정리합니다.

주의. 초보자의 경우 리눅스 자체를 권하지 않습니다. 대부분 후회하고 윈도우를 다시 설치하게 됩니다.

설치내용

  • elementary OS 5.0 Juno 1.48 GB | 64-bit 설치
  • 영문으로 설치하고 한글입력기는 nimf를 사용

설치 전에 참고할 만한 사항을 구글링하고, 물론 박정규님의 elementary OS 5.0 Juno 살펴보기은 따로 찾아 읽어 봤네요.

설치환경

  • LG R590-urawk 노트북
  • 하드는 SSD로 교체하였고, 메모리는 8GB로 업그레이드 한 상태. 그리고 몇 달 전에 LG 서비스 센터에 들려 그래픽카드와 CPU 서멀구리스를 새로 발라주었습니다.
  • 그래픽 카드가 nvidia gt335m입니다.
  • 자세한 스펙은 여기를 참고해 주세요.

엘리멘터리 OS는?

빠르고, 개방적이며, 사생활을 존중하는 Windows와 macOS의 대안

  • 데비안, 우분투 기반의 리눅스이다.
  • 맥 비슷한 디자인을 표방한다.
  • https://distrowatch.com/에서 2019년 10월 현재 6위이다. 5위가 우분투^^

설치과정

  1. 설치 USB 만들기
  2. 설치하기
  3. 그래픽카드 설정
  4. 한글입력기 설치
  5. 기타 유용한 어플리케이션

공식 설치 안내서 보기

설치 USB 만들기

  1. iso 이미지 파일이 없으면 먼저 다운로드 합니다.
    다운로드를 위해 구매가격을 자유롭게 책정하고 구매를 하면 다운로드가 가능합니다.
    0원으로 책정하면 먼저 사용할 수 있습니다. 사용해 보고 만족스러우면 구매를 고려해야겠죠.

다운로드는 지역서버나 마그넷 링크로 토렌트로 다운로드 할 수 있습니다.
처음에는 지역서버에서 받으려고 했는데 하세월이라 마그넷(magnet) 링크를 이용했습니다.
리눅스 민트에서 다운로드 받을때 transmission을 사용했습니다.
윈도우의 경우 유토렌트 - uTorrent를 사용한다고 합니다. 직접 해 보지는 않았습니다.

  1. 설치 드라이브 만들기
    아래 공식 문서를 보시면 설명이 잘 되어 있습니다.

공식 설치 안내서 보기

설치하기

설치과정은 USB로 부팅해서 엘리멘트리 OS를 설치하고
설치가 끝나면 재부팅합니다.

USB로 부팅

그래픽 카드 문제를 해결하기 위해 아래 그래픽카드 설정이 필요함.

그래픽카드 설정

설치 후 패키지 관리자에서 업그레이드를 해도 가능하지만 설치 중 충돌이 발생하여 시스템이 멈추는 경우가 발생한다면 텍스트 모드에서 OS 업데이트 및 그래픽 드라이버를 설치할 필요가 있음.

사용하고 있는 장비는 노트북 엘지 R590
GeForce GT 335M (GPU 0)

텍스트 모드에서 그래픽 드라이버 설치

설치 후 로그인 화면에서 텍스트 모드로 로그인하기
CRTL + ALT + F1

다시 그래픽 모드로 전환하려면 CRTL + ALT + F1 한 번 더 입력

먼저, 패키지 업그레이드

sudo apt update
sudo apt upgrade

그래픽 드라이버를 설치하기 위해 PPA가 필요한데 엘리멘터리 OS는 막혀있음.
PPA를 사용할 수 있도록 설정하고, 그래픽 소스가 있는 ppa를 등록

sudo apt install software-properties-common
sudo add-apt-repository ppa:graphics-drivers/ppa

PPA 등록 후 다시 업데이트 진행

sudo apt update
sudo apt upgrade

마지막으로 드라이버 설치
이 작업을 위해서는 어떤 nvidia 드라이버를 설치해야 하는지 알아야 함.
현재(2019년 10월) nvidia-370, nvidia-340, nvidia-304가 있음.
PPA에서 자신에게 맞는 그래픽 빌드를 설치합니다.
아래 명령의 xxx에 3개의 숫자를 사용한다.

sudo apt install nvidia-xxx

nvidia optimus를 사용하는 경우 위 코드 대신 아래 bumblebee를 사용함.

sudo apt install bumblebee linux-headers-generic

한글입력기 설치

PPA가 필요한데 엘리멘터리 OS는 막혀있어 이를 허용해 주어야 합니다.
sudo apt install software-properties-common

이제 PPA를 등록하겠습니다.
sudo apt-add-repository ppa:hodong/nimf
apt update

nimf를 설치하고 입력기를 nimf로 설정합니다.
apt install nimf nimf-libhangul
im-config -n nimf

재부팅

'linux' 카테고리의 다른 글

엘리멘트리 OS 5.0 Juno 설치하기  (0) 2019.10.15
우분투에서 런처 만들기  (0) 2019.05.31
프로세스 확인  (0) 2014.10.28
ssh 설치  (0) 2014.10.27

관계 대수

기본 연산자

단항 연산자(unary operator)

  • 셀렉트
  • 프로젝트
  • 리네임

이항 연산자(binary operator)

  • 합집합
  • 차집합
  • 카티션 프로덕트

<참고. 그리스 소문자>

이름 소문자
시그마 σ (대문자는 Σ)
파이 π
ρ
세타 θ

단항 연산자

셀렉트

릴레이션에서 조건을 만족하는 레코드를 선택하는 것으로 시그마 기호로 표시한다.

σ조건(R)

σ번지=231(회원)

프로젝트 연산자

한 릴레이션의 여러 속성 중 특정 속성만 선택하는 것으로 파이 기호로 표시한다.

수학적인 관점에서 릴레이션은 집합이므로 프로젝트된 릴레이션에서 중복되는 레코드는 제거된다.

πA1,A2,...,An(R)

π주소,전화번호,소속(회원)

리네임 연산자

관계 대수식에서 결과로 생성된 릴레이션은 이름이 없어, 참조할 수 있는 이름을 부여해야 한다.

리네임 연산으로 그리스 소문자 로(ρ)를 사용한다.

<R을 x로 이름을 부여>

ρx(R)

ρcs번지=231(회원))

<R을 x로 이름을 부여하고 n개의 속성 이름까지 부여>

ρx(A1,A2,...,An)(R)

이항 연산자

집합 연산자

집합론을 이론적 배경으로 하는 릴레이션은 동일한 스키마를 만족하는 레코드의 집합이라고 할 수 있기 때문에 릴레이션에서 합집합, 교집합, 차집합 연산자를 동일하게 적용할 수 있다.

릴레이션은 호환 가능한 릴레이션간에 사용할 수 있으므로 집합 연산자를 사용하기 위해서는 아래 두 조건을 만족해야 한다.

집합 연산자를 사용하기 위한 두 릴레이션을 R과 S라 할때

  1. R과 S는 가지고 있는 속성의 수가 같아야 한다.
  2. 모든 i에 대해 릴레이션 R의 i번째 속성의 모데인과 릴레이션 S의 i번째 속성의 도메인이 서로 같아야 한다.
합집합 연산자

두 개의 릴레이션을 입력으로 받는 이항 연산자로, 두 릴레이션이 포함된 모든 레코드를 갖는 릴레이션을 결과값으로 가지며, 합집합 연산자 '∪'를 나타낸다.

π회원명(σ주소='서울'∧'성별='남')(회원) ∪ π회원명(σ주소='경기'∧'성별='남')(회원)

논리 접속자: ∨, ∧, ¬, ⊃, ≡

차집합 연산자

차집합 연산자는 한 릴레이션에는 포함되고 다른 릴레이션에는 포함되지 않는 레코드를 가지는 릴레이션을 결과값으로 가지며, '-'로 나타낸다.

π회원명(σ집주소='서울'∧'성별='남')(회원) - π회원명(σ근무지='서울'∧'성별='남')(회원)

교집합 연산자

입력 받은 두 릴레이션에 동시에 포함되는 레코드들의 집합을 결과값으로 가지며, 교집합 연산자 '∩'로 나타낸다.

π회원명(σ집주소='서울'∧'성별='남')(회원) ∩ π회원명(σ근무지='서울'∧'성별='남')(회원)

기본 연산자의 조합

R∩S=R-(R-S)

벤다이어그램으로 생각해 보면 쉽게 이해할 수 있다.

카티션 프로덕트 연산자

앞서 언급된 단항 연산자나 서로 양립 가능한 서로 다른 두 개의 릴레이션과 다르게

서로 다른 릴레이션 간의 관계성을 이용하는 연산자로 'x'로 표시된다.

카티션 프로덕트 연산자는 두 릴레이션의 레코드 간에 모든 조합을 취하는 연산이다.

RxS={(rs) | r∈R∧s∈S}

R릴레이션의 레코드가 4개이고 S릴레이션의 레코드가 4개이면 44=16개가 된다.*

조인 연산

카티션 프로덕트 연산과 다르게 두 릴레이션에서 서로 관련된 레코드만 결합하여 결과 집합에 포함시킨다.

σ회원.주소=사원.주소(회원x사원)

세타 조인

조인 연산 가운데 하나로 관계 연산자 'θ'로 정의되는 조인조건을 가진다.

A라는 속성을 갖는 릴레이션 R과 B라는 속성을 갖는 릴레이션 S에 대한 세타 조인(⋈AθB) 정의

R⋈AθBS=σAθB(RXS)

정의에서 θ는 관계연산자 {=,<,<=,>,>=,!=} 중에 하나가 된다.

θ가 '='이면 동등 조인 또는 이쿼 조인(equi join)이라 하며, 다음과 같이 표현할 수 있다.

회원⋈회원.주소=사원.주소사원

'database' 카테고리의 다른 글

관계 대수의 기본 연산자  (0) 2019.06.02
MariaDB(MySQL) 외부 접근 허용|금지하기  (0) 2019.05.09

우분투에서 런처 만들기

우분투에서 패키지 관리자에서 설치하지 않고, 다운로드 받아 사용하려면 터미널에서 실행하거나 런처를 만들어 이클립스를 실행한다.

작업환경

  • 우분투 18.04

요구사항

  • vim 또는 텍스트 에디터
  • 이클립스 다운로드 후 압축해제
  • 이클립스 실행파일의 위치와 아이콘의 위치 확인

런처(launcher) 만들기

쉘을 실행(Ctrl+Alt+T)

$ sudo vim /usr/share/applications/eclipse.desktop

아래 내용을 참고해 작성합니다.

#!/usr/bin/env xdg-open
[Desktop Entry]
Version=2019-03 # 이클립스의 버전
Type=Application 
Terminal=false
Exec=/home/shin/Downloads/eclipse/eclipse # 이클립스 실행파일을 지정
Name=Eclipse JEE # 표시되는 이름
Comment=Eclipse # 설명
Icon=/home/shin/Downloads/eclipse/icon.xpm # 아이콘 파일을 지정

이제 Show Application에서 등록된 이클립스를 확인할 수 있다.

'linux' 카테고리의 다른 글

엘리멘트리 OS 5.0 Juno 설치하기  (0) 2019.10.15
우분투에서 런처 만들기  (0) 2019.05.31
프로세스 확인  (0) 2014.10.28
ssh 설치  (0) 2014.10.27

멀티 스레드(작성중)

스레드란

그동안 작성한 프로그램을 모두 하나의 스레드로 이루어진 프로세스이다.

프로세스

멀티 태스킹

동시 실행 - 시분할 기법과 같은 다양한 기법을 이용하여 '동시 실행'하는 것과 같은 효과

스레드(Thread) - 프로세스 내의 작은 실행 단위

메인 스레드

Thread 클래스

상수

  • static int MAX_PRIORITY
  • static int MIN_PROIRITY
  • static int NORM_PRORITY

생성자

  • Thread()
  • Thread(String name)
  • Thread(Runnable target)
  • Thread(Runnable target, String name)
  • Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name)

메소드

  • void checkAccess()
  • static Thread currentThread()
  • String getName()
  • void setname(String name)
  • int getPriority()
  • void setPrority(int newPrority)
  • void interrup()
  • static boolean isInterupted()
  • boolean isAlive()
  • void join()
  • void join(long mills)
  • void start()
  • static void yield()
  • static void sleep(long millis)

java api 문서 참고 필요

스레드와 관련 있는 Object 클래스에 정의된 메소드

  • void wait()
  • void wait(long millis)
  • void notify()
  • void notifyAll()

스레드의 생성 방법

Thread 클래스를 이용하거나 Runnable 인터페이스를 이용하는 방법이 있는데
자바는 다중 상속을 지원하지 않으므로 다른 클래스의 상속을 받지 않는 경우 Thread 클래스를 상속 받아 스레드를 구현하고, 다른 클래스를 상속받으면서 스레드가 되게 하려면 Runnable 인터페이스를 구현하는 방법을 사용한다.

Thread 클래스를 이용하여 스레드 생성

class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() { // Thread를 상속받고 run() 메소드를 구현
        System.out.println("스레드");
    }
}

public class MyThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread myThread = new MyThread();
        myThread.start(); // start() 메소드를 호출하면 myThread 인스턴스의 run()이 실행
    }
}

run() 메소드를 직접 호출하기 않고 start() 메소드를 통해 간접적으로 호출하는 이유는 스레드의 실행이 시스템이 관리하는 멀티 태스킹과 연관리 있기 때문이다.

Runnable 인터페이스를 이용하여 스레드 생성

class MyThread2 implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("스레드");
    }
}

public class RunnableTest {
    public static void main(String[] args) {
        Thread runnableTest = new Thread(new MyThread2()); // MyThread2()의 객체를 매개변수로 전달
        runnableTest.start(); // start() 메소드를 호출하면 myThread 인스턴스의 run()이 실행

    }
}

<멀티 스레드 구현>

class MyThread3 extends Thread {
    public MyThread3(String mtName) {
        super(mtName);
    }
    @Override
    public void run() {
        super.run();
        for(int i=0; i<10; i++) {
            System.out.print(this.getName()+"_"+i+",");
        }
    }
}

public class MultiThreadTest {

    public static void main(String[] args) {
        MyThread3 mt1 = new MyThread3("mtd1");
        MyThread3 mt2 = new MyThread3("myd2");
        MyThread3 mt3 = new MyThread3("mtd3");

        mt1.start();
        mt2.start();
        mt3.start();
        System.out.println("main");
    }

}

<결과>
main
mtd1_0,mtd1_1,mtd1_2,mtd1_3,mtd1_4,mtd1_5,mtd1_6,mtd1_7,mtd1_8,mtd1_9,myd2_0,myd2_1,mtd3_0,myd2_2,mtd3_1,myd2_3,myd2_4,mtd3_2,myd2_5,mtd3_3,myd2_6,myd2_7,myd2_8,myd2_9,mtd3_4,mtd3_5,mtd3_6,mtd3_7,mtd3_8,mtd3_9,

  • 스레드는 정해진 실행 순서 없이 무작위로 실행되므로 결과가 매번 다를 수 있다.
  • main이 끝에 출력되지 않는다는 점도 알 수 있다.

스레드의 제어 방법

여러 개의 스레드를 동기화하는 방법

'java' 카테고리의 다른 글

자바 메모리 구조  (0) 2019.10.17
멀티 스레드  (0) 2019.05.30
String, StringBuffer, StringBuilder 중에 어떤 것을 사용해야 하나  (0) 2019.05.29
예외처리  (0) 2019.05.26

String, StringBuffer, StringBuilder 중에 어떤 것을 사용해야 하나

String 클래스

String 변수를 초기화할 때 리터럴로 초기화된 문자열 객체는 스택 영역에 저장되고, 생성자를 통해 초기화하면 힙 영역에 저장된다.

String s1 = "java"; // 스택
String s2 = new String("java"); // 힙 영역

String 클래스의 객체는 생성된 이후 변경이 불가능한 immutable 클래스여서 문자열의 내용을 변경하는 메소드를 제공하지 않는다.

String 클래스는 기본 자료형처럼 사용할 수 있다.

String s1 = "java"; // 스택에 문자열 객체를 생성

리터럴로 다른 String형 변수를 사용하는 경우 하나의 리터럴이 공유된다.

리터럴을 사용하는 경우 리터럴을 사용하는 것이 효율적이다.

String s1 = "java";
String s2 = "java"; // s1과 동일한 문자열 객체를 가르킨다. => s1과 같은 메모리 주소!
String s3 = new String("java"); // 다른 메모리 주소를 가르킨다.

String 생성자

다음 링크에서 Constructors(생성자) 항목을 확인합니다.
https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/String.html

문자열 데이터의 비교는 compareTo(), equals() 메소드를 사용한다.

String s1 = "java";
String s2 = "java";
String s3 = new String("java");
System.out.println(s1.compareTo(s3)); // 0(다르면 0이 아닌 정수값을 반환)
System.out.println(s2==s2); // 같은 메모리 주소를 가르키고 있어 true를 반환
System.out.println(s3.equals(s1)); // true(다르면 false를 반환)
System.out.println(s3.==s1)); // 다른 메모리 주소를 가르키고 있어 false를 반환

어떤 자료형이든 문자열로 변환하기 위해서는 valueOf()를 사용한다.

valueOf() 메소드는 static 메소드이기 때문에 객체를 생성하기 않고 바로 사용이 가능하다.

System.out.println(String.valueOf(123));
int[] arr = new int[5];
System.out.println(String.valueOf(arr));

StringBuffer 클래스

String 클래스와 StringBuffer클래스 비교

Sting 클래스 StringBuffer 클래스
immutable(변경 불가) mutable(문자열 객체의 내용을 변경할 수 있다.)
  • StringBuffer는 내부적으로 버퍼(Buffer)를 가지고 있어 문자열 데이터를 이곳에 저장한다.

String 문자열 객체를 수정하려면 일반적으로 StringBuffer 클래스로 변환하여 수정 후 다시 String 문자열로 전환하는 방법을 사용한다.

생성자

StringBuffer sb1 = new StringBuffer();
StringBuffer sb2 = new StringBuffer(5); // 길이 5인 버퍼를 갖는 객체를 생성
StringBuffer sb3 = new StringBuffer("java"); // test를 저장할 수 있는 버퍼를 같는 객체를 생성

메소드

StringBuffer sb = new StringBuffer();
sb.append("test"); // test문자열을 추가
System.out.println(sb.capacity()); // 버퍼 크기를 반환
System.out.println(sb.length()); // 버퍼에 저장된 문자열의 길이

append() 메소드는 boolean, double, float, int, long, String, StringBuffer형으로 오버로딩되어 정의되어 있다. (자바 API문서에서 찾아 봅시다.)

그외 메소드를 공식문서를 참고.

String, StringBuffer, StringBuilder 클래스의 비교

String, StringBuffer, StringBuilder 클래스들은 모두 java.lang 패키지에 포함되어 있어 import하지 않고 바로 사용이 가능하다.

처리속도 비교

String 클래스의 문제점

아래 <비교에 사용된 코드>에서 'String 클래스'를 먼저 살펴보겠습니다.
java는 String 자료형에 + 연산이 있을 때마다 새로운 String 객체를 만들어 냅니다.
비교를 위한 코드에서 for문에 1000번 반복되는 동안
한 번 실행할 때마다 기존의 문자열 객체는 그대로 두고 'java'가 추가된 새로운 문자열을 생성합니다.
이때 기본 문자열이 남아 있게 되고 글자 하나가 3byte라고 하면 사용되지 않는 문자열 12바이트가 메모리에 남아 있게 됩니다.
이를 1000번 반복하고 계속 누적해서 사용하지 않는 메모리가 쌓이게 되면 12byte+24byte+...998번의 크기가 되어 프로그램의 실행 속도가 점점 느려진다.

문자열을 빈번하게 변경하는 경우에는 String 클래스를 사용하지 않는다.

처리속도 비교 결과

** 처리속도 측정 방법**

  • System 클래스가 제공하는 nanoTime() 메소드를 사용
  • for문을 시작하기 전에 start에 시간을 저장하고 작업이 종료되면 end에 시간을 저장해 end시간과 start시간의 차를 측정하여 비교
  • nanoTime() 메소드는 현재 시간이 기준점부터 몇 초가 경과했는지 나타내 주는 값을 반환(단위 10-e9)

실행결과
String 클래스의 처리시간: 6.3172밀리세컨
StringBuffer 클래스의 처리시간: 0.3547밀리세컨
StringBuilder 클래스의 처리시간: 0.1514밀리세컨
실행 환경에 따라 차이가 있을 수 있지만 속도 순위는 같습니다.

결론

처리 시간은 String <<<<<<<<< StringBuffer < StringBuilder의 순이면
메모리에 대해서도 String 클래스는 기존 문자열을 그대로 두고 처리되는 반면 StringBuffer와 StringBuilder는 기존 공간에 필요한 부분만 할당받아 사용하기 때문에 메모리 낭비가 발생하지 않는다.

따라서, 바뀌지 않는 문자열은 String 클래스를 사용하고, 변경이 자주 발생하는 문자열을 다룰 때에는 StringBuffer 클래스를 사용하는 것이 더 효과적이다. Thread 환경에서와 같이 동시성 제어를 고려하지 않는 경우에는 StringBuilder 클래스를 사용하는 것이 더 효과적이다.

참고. StringBuffer는 Thread 환경을 고려한 메소드가 고려되었고, StringBuilder는 Thread 환경이 전혀 고려되지 않도록 메소드가 구현되어 속도의 차이가 발생한다.

<비교에 사용된 코드>

public class StringTest {

    public static void main(String[] args) {
        long start, end;
        final String text = "java";

        // String 클래스의 처리속도
        String str = new String();
        start = System.nanoTime();
        for(int i=0; i<1000; i++) str = str + text;
        end = System.nanoTime();
        System.out.println("String 클래스의 처리시간: "+(end-start)/100000.0+"밀리세컨");

        // StringBuffer 클래스의 처리속도
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        start = System.nanoTime();
        for(int i=0; i<1000; i++) sb = sb.append(text);
        end = System.nanoTime();
        System.out.println("StringBuffer 클래스의 처리시간: "+(end-start)/100000.0+"밀리세컨");

        // StringBuffer 클래스의 처리속도
        StringBuilder sbd = new StringBuilder();
        start = System.nanoTime();
        for(int i=0; i<1000; i++) sbd = sbd.append(text);
        end = System.nanoTime();
        System.out.println("StringBuilder 클래스의 처리시간: "+(end-start)/100000.0+"밀리세컨");
    }

}

예외처리

예외처리(Exception)

자바 프로그램이 실행중에 오류를 만났을때 이를 처리하는 것
예외란 자바 프로그램이 실행 도중 실행을 중단할 정도의 오류는 아니지만 비정상적으로 동작하는 것을 말한다.
자바 프로그램은 예외가 발생했을때 처리하지 않으면 예외에 대한 정보를 화면에 출력하고 실행을 종료한다.

<클래스 계층구조>

Error 클래스 Exception 클래스
시스템 구조상의 문제로 발생하는 심각한 오류 프로그램의 알고리즘이나 실행 절차상의 문제로 발생하는 경미한 오류

Exception 클래스는 Throwable 클래스가 제공하는 toString(), printStackTrace() 메소드를 상속받는다.
toString() 예외 객체를 String 형으로 변환
printStackTrace() 예외가 발생한 위치를 상세하게 화면에 출력

예외의 종류에 따른 구분

checked Exception과 unchecked Exception이 있다.

checked Exception(1)

소스코드가 예외처리를 반드시 포함해야 하는 예외로 컴파일러가 예외처리 구분을 포함하는지 확인(checked)하고 없으면 컴파일 에러가 발생한다.
Runtime Exception의 서브 클래스로 분류되는 예외를 제외한 모든 예외가 여기에 해당한다.
예를 들면 입출력과 관련된 IOException 예외가 있다.

unchecked Exception(1)

매우 자주 발생하는 예외들로 숫자를 0으로 나누거나 범위를 벗어나는 배열의 첨자를 참조하고 null 객체의 메소드를 호출하는 경우 등이 있다.
컴파일러가 예외처리 구문을 확인하지 않으며(unchecked) Runtime Exception의 서브 클래스로 분류되는 예외가 해당된다.

예외처리 방법

예외처리 구문

구문

try {
    //예외가 발생할 수 있는 코드
} catch(발생하는 예외 선언) {
    //예외처리 구문
}

checked Exception(2)

예외처리 구문의 작성시 Java API 문서에 메소드를 설명하는 부분에 명시되어 있는 메소드가 발생시킬 수 있는 예외를 참고한다.

<예 FileWriter의 IOException>

FileWriter
public FileWriter(File file)
           throws IOException
Constructs a FileWriter object given a File object.
Parameters:
file - a File object to write to.
Throws:

IOException - if the file exists but is a directory rather than a regular file,
does not exist but cannot be created, or cannot be opened for any other reason

<클래스 계층>

java.lang.Object
    java.lang.Throwable
        java.lang.Exception
            java.io.IOException

<예 FileOutputStream의 예외처리>

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class ExceptionTest {
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        try {
            FileOutputStream output = new FileOutputStream("c:/out.txt");
            output.close();
        } catch (IOException e) {
            System.out.println(e.toString());
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

예외가 한 개 이상인 경우 모든 예외는 Exception의 하위 클래스 이므로 Exception으로 처리도 가능하다.

unchecked Exception(2)

컴파일 오류가 발생하지 않는다. 실행 도중 비정상적으로 종료된다.
<예>

public class UnchkExceptionTest {
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        int[] a = new int[5];
        a[6] = 10;
    }
}

Java API 문서를 참고해 작성해 본다.

finally 블록

try-catch와 함께 사용되며 예외발생과 무관하게 항상 실행된다. 생략할 수 있다.
<예>


import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

class FileOut {
    public void saveFile() {
        try {
            FileOutputStream output = new FileOutputStream("c:/out.txt");
            output.close();
        } catch (IOException e) {
            System.out.println(e.toString());
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

public class ExceptionTest {
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        FileOut fo = new FileOut();
        fo.saveFile();
    }
}

try-catch-finally 문에서 continue, break, return 등과 같은 분기문을 사용하는 것은 피하는 것이 좋다.
만약, try 블록이 분기문에 의해 종료되어야 한다면 finally블록을 실행한 후 분기문이 실행된다.

예외의 전파

일반적으로 예외는 예외가 발생한 곳에서 처리하지만 경우에 따라 다른 곳으로 전파시킬 수도 있다.

구문

throws <예외 이름>

위 예제를 발생한 곳으로 전파해 보겠습니다.
<예 예외의 전파>

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

class FileOut {
    public void saveFile() throws IOException {
        FileOutputStream output = new FileOutputStream("c:/out.txt");
        output.close();
    }
}

public class ExceptionTest {
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        try {
            FileOut fo = new FileOut();
            fo.saveFile();
        } catch (IOException e) {
            System.out.println(e.toString());
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

사용자 정의 예외

사용자 정의 예외는 일반적으로 Exception의 서브 클래스로 정의하며, 슈퍼 클래스의 생성자를 호출하는 것이 일반적이다.
예외를 발생시킬때 'throw <예외 객체>' 구문을 사용하고, 예외를 전파하기 위해 throws <예외 이름>를 사용한다.

<예 사용자 예외>

class MyCalcEx extends Exception {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    public MyCalcEx() {
        super();
    }
    public String toString() {
        return "예외가 발했습니다.";
    }
}

class Calc {
    public int addNum(int x) throws MyCalcEx {
        if(x <= 0)
            throw new MyCalcEx();
        return x*x;
    }
}

public class UserException {
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        Calc mc = new Calc();
        try {
            System.out.println(mc.addNum(0));
        } catch(MyCalcEx e) {
            System.out.println(e);
        }
    }
}

+ Recent posts