CS 스터디 02-1 컴퓨터 언어: Java

https://github.com/JaeYeopHan/Interview_Question_for_Beginner/tree/main

Part 2. Language

💎 Java Link

• JVM 에 대해서 / GC 의 원리
• Collection
• Annotation
• Generic
• final
• Overriding vs Overloading
• Access Modifier
• Wrapper class
• Multi-Thread 환경에서의 개발

추가 자료

• Java 기본서 비교

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1. JVM이란 무엇인가요? / JVM의 역할은 무엇인가요?

답변:
JVM(Java Virtual Machine)은 자바 프로그램이 운영체제와 상관없이 실행될 수 있도록 도와주는 가상 머신입니다. 자바 코드는 바이트코드로 변환되어 JVM에서 실행되며, 이를 통해 자바 프로그램이 운영체제에 독립적으로 동작할 수 있습니다. JVM은 프로그램 실행 중에 메모리 관리, Garbage Collection(GC), 스레드 관리 등을 수행합니다.

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2. Garbage Collection(GC)이란 무엇인가요?

답변:
Garbage Collection은 JVM이 자동으로 사용하지 않는 객체를 메모리에서 해제하는 과정입니다. 객체가 더 이상 참조되지 않으면, GC가 해당 객체를 제거하여 메모리를 효율적으로 관리합니다. GC는 주로 Mark-and-Sweep 알고리즘을 사용하여, 참조되지 않는 객체를 찾아내어 제거합니다.

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3. Java Collection이란 무엇인가요?

답변:
Java Collection은 데이터의 집합을 관리하는 프레임워크로, 여러 형태의 데이터를 저장하고 조작할 수 있는 다양한 자료구조를 제공합니다. 대표적인 컬렉션 인터페이스로는 List, Set, Queue, Map 등이 있으며, 각각의 인터페이스는 ArrayList, HashSet, LinkedList, HashMap과 같은 다양한 구현체를 갖습니다.

컬렉션(Collection) vs 배열(Array)

• 배열(Array):
  • 고정된 크기를 갖는 데이터 구조입니다. 배열은 선언 시점에 크기가 정해지며, 이후에 크기를 변경할 수 없습니다.
  • 배열의 요소는 동일한 타입이어야 하며, 인덱스를 통해 접근합니다.
  • 배열은 주로 성능이 중요한 상황에서 사용되며, 초기 메모리 할당이 이루어집니다.

  int[] arr = new int[10]; // 배열은 크기가 고정됨

• 컬렉션(Collection):
  • 크기가 가변적이며, 필요한 만큼 동적으로 요소를 추가하거나 제거할 수 있습니다.
  • List, Set, Map과 같은 다양한 형태의 컬렉션을 제공하며, 다양한 데이터 구조와 알고리즘을 내장하고 있습니다.
  • 컬렉션은 다양한 자료형을 담을 수 있고, 성능 최적화와 다양한 유틸리티 메서드를 제공하여 편리함을 제공합니다.

  List<Integer> list = new ArrayList<>();
  list.add(1); // 동적으로 크기 증가

• 차이점:
  • 배열은 고정 크기이고 요소에 대한 직접적인 인덱스 접근이 가능하며, 성능이 중요할 때 사용됩니다.
  • 컬렉션은 동적으로 크기를 조정할 수 있으며, 다양한 자료구조와 유틸리티 메서드를 제공하여 더 유연합니다.

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4. Annotation이란 무엇인가요?

답변:
Annotation은 코드에 메타데이터를 추가하는 방식으로, 컴파일러에게 특정 정보를 제공하거나 런타임 시점에 특정 동작을 하도록 도와줍니다. 예를 들어, @Override는 메서드가 부모 클래스의 메서드를 재정의하는 것임을 명시하며, @Deprecated는 더 이상 사용되지 않는 메서드를 표시합니다. 애너테이션은 주로 리플렉션(Reflection)과 함께 사용됩니다.

Annotation이란?

• 애너테이션(Annotation)은 자바에서 메타데이터를 제공하기 위한 도구입니다.
• 주로 컴파일러 지시문, 런타임에서 특정 처리를 트리거하거나 코드의 구조를 명확히 하기 위해 사용됩니다.
• 애너테이션 자체로는 특별한 동작을 하지 않지만, 이를 해석하는 툴이나 라이브러리가 있어야 합니다.

  @Override
  public void myMethod() {
      // 메서드 오버라이딩
  }

• 예시:
• 주요 애너테이션:
  • @Override: 메서드 오버라이딩을 명시
  • @Deprecated: 사용이 권장되지 않는 메서드나 클래스에 붙임
  • @SuppressWarnings: 특정 경고를 무시

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5. Generic이란 무엇인가요?

답변:
Generic은 클래스나 메서드에서 사용할 데이터 타입을 미리 지정하지 않고, 타입 매개변수를 사용하여 유연한 코드를 작성할 수 있게 해주는 자바의 기능입니다. 제네릭을 사용하면 컴파일 시 타입 검사를 통해 코드 안정성을 높이고, 불필요한 형변환을 줄일 수 있습니다. 예를 들어, List<String>은 문자열만 담을 수 있는 리스트로, 잘못된 타입의 데이터를 넣으려 하면 컴파일 오류가 발생합니다.

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6. final 키워드란 무엇인가요?

답변:
**final**은 변수, 메서드, 클래스에 사용되어 수정할 수 없음을 나타냅니다.

• final 변수: 값을 한 번만 할당할 수 있으며, 이후 변경할 수 없습니다.
• final 메서드: 하위 클래스에서 재정의(Overriding)할 수 없습니다.
• final 클래스: 상속할 수 없는 클래스가 됩니다.

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7. Overriding과 Overloading의 차이점은 무엇인가요?

답변:

• Overriding은 부모 클래스의 메서드를 자식 클래스에서 재정의하는 것을 의미합니다. 메서드의 이름, 매개변수, 반환 타입이 부모 클래스와 동일해야 합니다.
• Overloading은 같은 이름의 메서드를 매개변수의 타입 또는 개수를 다르게 하여 여러 번 정의하는 것을 의미합니다. 이는 컴파일 시점에 결정됩니다.

Overriding과 Overloading 공통점 (다형성)

• 공통점:
  • 둘 다 다형성을 지원하는 방식입니다. 다형성이란, 동일한 이름의 메서드가 여러 형태로 동작할 수 있는 능력을 의미합니다.
  • Overloading과 Overriding을 사용하면 코드의 재사용성과 가독성을 높이고, 다형성을 통해 더 유연한 설계를 할 수 있습니다.
• Overriding:
  • 부모 클래스에서 정의된 메서드를 자식 클래스에서 재정의하는 방식입니다.
  • 런타임 시 동작이 결정되며, 상속과 관련된 다형성을 구현합니다.
• Overloading:
  • 같은 이름의 메서드를 여러 개 정의하되, 파라미터의 타입이나 개수가 다른 경우입니다.
  • 컴파일 시점에 어느 메서드가 호출될지 결정되며, 메서드의 다형성을 높여줍니다.

오버라이딩과 오버로딩의 시점 차이

• 오버로딩(Overloading):
  • 컴파일 시점에 결정됩니다.
  • 같은 메서드 이름을 가지지만 파라미터 타입이나 개수가 다른 여러 메서드를 정의하는 것입니다.
  • 컴파일러는 메서드 호출 시점에 가장 적합한 메서드를 찾아냅니다.

  public void print(int x) {
      System.out.println("int: " + x);
  }
  
  public void print(double x) {
      System.out.println("double: " + x);
  }

• 오버라이딩(Overriding):
  • 런타임 시점에 결정됩니다.
  • 상위 클래스의 메서드를 하위 클래스에서 재정의하여, 하위 클래스 객체가 상위 클래스 타입으로 호출될 때 동작이 결정됩니다.

  class Parent {
      public void show() {
          System.out.println("Parent");
      }
  }
  
  class Child extends Parent {
      @Override
      public void show() {
          System.out.println("Child");
      }
  }
  
  Parent p = new Child(); // 런타임 시 Child의 show() 호출

• 시점 차이:
  • 오버로딩은 컴파일 시 어떤 메서드가 호출될지 결정되지만,
  • 오버라이딩은 런타임 시에 어떤 메서드가 호출될지 결정됩니다.

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8. Access Modifier(접근 제한자)란 무엇인가요?

답변:
Access Modifier는 클래스, 메서드, 변수 등의 접근 범위를 지정하는 키워드입니다.

• public: 어디서나 접근 가능합니다.
• protected: 같은 패키지 또는 상속받은 클래스에서만 접근 가능합니다.
• default: 접근 제한자를 명시하지 않으면, 같은 패키지에서만 접근 가능합니다.
• private: 같은 클래스 내에서만 접근 가능합니다.

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9. Wrapper Class란 무엇인가요?

답변:
Wrapper Class는 기본 데이터 타입(int, char, boolean 등)을 객체로 감싸기 위한 클래스를 말합니다. 자바는 자동으로 기본형을 객체로 변환하는 오토박싱(Auto-Boxing)과 객체를 기본형으로 변환하는 언박싱(Unboxing)을 지원합니다. 대표적인 Wrapper 클래스에는 Integer, Boolean, Character 등이 있습니다.

Wrapper 클래스를 사용하는 이유는 다음과 같습니다:

1. 기본 데이터 타입을 객체로 다루기 위해: 자바의 기본 데이터 타입(int, char, boolean 등)은 객체가 아니므로, 기본 타입을 객체로 다루기 위해서는 Wrapper 클래스가 필요합니다. 예를 들어, 컬렉션 프레임워크(예: ArrayList, HashSet)는 객체만 저장할 수 있으므로 기본 타입을 직접 저장할 수 없고, 이를 객체로 변환한 Wrapper 클래스를 사용해야 합니다.
2. 유틸리티 메서드 제공: Wrapper 클래스는 기본 타입을 객체로 변환하는 것뿐만 아니라, 다양한 유틸리티 메서드를 제공합니다. 예를 들어, Integer.parseInt() 메서드는 문자열을 정수로 변환해 주는 기능을 제공합니다.
3. 기본 타입과 객체 타입 간의 변환: 자바에서는 기본 데이터 타입과 객체 타입 간의 변환이 자주 필요합니다. 예를 들어, 기본 데이터 타입을 컬렉션에 저장하거나, 메서드에 객체로 전달하는 경우가 있습니다. Wrapper 클래스는 이러한 변환을 쉽게 할 수 있도록 지원합니다. 자바 5 이후에는 오토박싱(Auto-Boxing)과 언박싱(Unboxing)을 통해 기본 타입과 Wrapper 클래스 간의 변환이 자동으로 이루어집니다.
4. null 값 처리: 기본 데이터 타입은 null 값을 가질 수 없지만, Wrapper 클래스는 객체이므로 null 값을 가질 수 있습니다. 따라서 null 값이 필요할 때는 Wrapper 클래스를 사용할 수 있습니다.

예시:

int primitiveInt = 10;
Integer wrapperInt = Integer.valueOf(primitiveInt);  // 기본 타입을 객체로 변환 (오토박싱)
int unboxedInt = wrapperInt;  // 객체에서 기본 타입으로 변환 (언박싱)

// 컬렉션에 기본 타입을 저장할 때는 Wrapper 클래스가 필요
List<Integer> intList = new ArrayList<>();
intList.add(primitiveInt);  // 오토박싱을 통해 기본 타입이 자동으로 Integer 객체로 변환됨

따라서 Wrapper 클래스는 기본 데이터 타입을 객체로 다루기 위해, 다양한 유틸리티 메서드 사용, 기본 타입과 객체 간의 변환, null 값 처리 등을 가능하게 하기 위해 사용됩니다.

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10. Multi-Thread 환경에서의 개발에서 고려할 점은 무엇인가요?

답변:
멀티스레드 환경에서는 여러 스레드가 동시에 같은 자원에 접근할 수 있기 때문에 동기화(Synchronization)를 통해 경쟁 상태(Race Condition)나 데드락(Deadlock)과 같은 문제가 발생하지 않도록 주의해야 합니다. 동기화는 synchronized 키워드나 락(Lock)을 사용해 구현할 수 있으며, 이를 통해 공유 자원에 대한 스레드 간의 접근을 제어할 수 있습니다.

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11. Java에서의 Garbage Collection(GC)는 어떻게 동작하나요?

답변:
Garbage Collection은 자바의 메모리 관리 기법으로, 사용되지 않는 객체를 자동으로 해제하는 역할을 합니다. GC는 주로 Mark-and-Sweep 알고리즘을 사용하여, 객체의 참조 여부를 확인하고 참조되지 않는 객체를 제거합니다. GC는 JVM의 Young Generation과 Old Generation 영역에서 각각 다르게 동작하며, Stop-the-World와 같은 성능 이슈를 발생시킬 수 있어 성능 최적화 시 고려해야 합니다.

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12. Java의 Collection에서 List와 Set의 차이점은 무엇인가요?

답변:

• List: 순서가 있는 데이터의 집합으로, 중복된 요소를 허용합니다. 대표적인 구현체로는 ArrayList, LinkedList가 있습니다.
• Set: 중복되지 않는 요소의 집합으로, 순서가 없습니다. 대표적인 구현체로는 HashSet, TreeSet 등이 있습니다.

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13. Java의 Generic을 사용하면 어떤 장점이 있나요?

답변:
Generic을 사용하면 컴파일 시 타입 검사를 통해 코드의 안정성을 높일 수 있고, 형변환 없이 객체를 다룰 수 있습니다. 이를 통해 코드의 가독성과 재사용성이 향상됩니다. 또한, 여러 타입에 대해 같은 코드를 사용할 수 있어 유지보수가 용이합니다.

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14. final 키워드를 클래스, 메서드, 변수에 각각 적용했을 때의 차이점은 무엇인가요?

답변:

• final 클래스: 더 이상 상속할 수 없습니다. 예를 들어, String 클래스는 final 클래스입니다.
• final 메서드: 하위 클래스에서 재정의(Overriding)할 수 없습니다.
• final 변수: 한 번 초기화된 값을 변경할 수 없습니다.

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15. Java에서 Overriding과 Overloading의 차이점은 무엇인가요?

답변:

• Overriding: 상속 관계에서 부모 클래스의 메서드를 자식 클래스가 재정의하는 것입니다. 부모 메서드와 이름, 매개변수, 반환 타입이 동일해야 합니다.
• Overloading: 동일한 이름의 메서드를 매개변수의 타입, 개수, 순서를 다르게 하여 여러 개 정의하는 것을 의미합니다. 이는 같은 클래스 내에서 발생할 수 있습니다.

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16. Java에서 Wrapper 클래스는 무엇이고, 왜 필요한가요?

답변:
Wrapper 클래스는 자바의 기본 데이터 타입(int, boolean 등)을 객체로 다룰 수 있게 해주는 클래스입니다. 자바의 컬렉션 프레임워크는 객체를 다루므로, 기본 데이터 타입을 객체로 감싸는 오토박싱(Auto-Boxing)과 언박싱(Unboxing)이 필요할 때 Wrapper 클래스를 사용합니다.

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17. 멀티스레드 환경에서 동기화 문제를 해결하는 방법은 무엇인가요?

답변:
멀티스레드 환경에서는 동기화(Synchronization)를 통해 여러 스레드가 동시에 공유 자원에 접근하는 문제를 해결할 수 있습니다. 이를 위해 synchronized 키워드를 사용하거나, Lock을 사용하여 특정 코드 블록에 대한 동시 접근을 제어합니다. Atomic 클래스나 Concurrent 패키지의 클래스를 사용하여 스레드 안전성을 보장할 수도 있습니다.