[JAVA] java?

JAVA의 등장

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"가전제품에 사용할 소프트웨어를 위한 독립적인 언어"

가전제품에 사용할 소프트웨어를 개발하면서 환경에 영향을 받지 않는 독립적인 언어가 필요하게 되었다. 또한 가전제품을 위한 소프트웨어이므로 메모리 사용량이 굉장히 적어야했다. 이로 인해서 개발된 것이 자바이다. 현재는 오라클에서 자바를 제공하고 있다. 

JAVA 배경 지식

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1. WORA (Write Once Run AnyWhere)

자바는 플랫폼에 독립적으로 설계되었으며, 운영체제나 하드웨어에 상관없이 자바 가상 기계만 있으면 어디서나 자바로 작성된 프로그램에 동일한 실행 환경을 제공하며 동일한 결과를 보여준다. 따라서 자바 프로그램은 한번 작성하면(Write Once) 어디서든 실행할 수 있다.(Run AnyWhere)

 

2. 바이트 코드

바이트 코드는 자바 가상 기계에서만 실행되는 기계어, 어떤 CPU와도 상관없는 바이너리 코드이다. 자바 컴파일러는 소스 프로그램을 컴파일하여 바이트 코드로 된 클래스 파일을 생성한다. 이 클래스 파일은 CPU에 의해 실행되는 것이 아닌, 자바 가상 기계가 인터프리터 방식으로 실행시킨다.

 

3. 인터프리터 방식

런타임 이후에 Row 단위로 해석하여 프로그램을 구동시키는 방식이다. 프로그래밍 언어를 기계어로 바로 바꾸지 않고 중간 단계를 거친 뒤, 런타임에 즉시 해석하기 때문에 낮은 퍼포먼스를 보이게 된다. 하지만 런타임에 실시간으로 디버깅 및 코드 수정이 가능하다. 

또한 메모리를 별도로 할당받아 수행되지 않으며, 필요할 때 할당하여 사용한다. 많은 프로그래밍 언어들의 인터프리터는 해석을 위한 가상 머신을 두고, 가상 머신 위에서 Interpret을 수행하게 되는데, 이때 해석의 기반이 되는 가상 머신들이 OS 환경들을 지원해줌으로써, 해당 방식으로 OS 및 플랫폼에 종속되지 않는 프로그램 구동이 가능하게 된다.

 

4. 자바 가상기계(JVM) 

소프트웨어로서, 서로 다른 플랫폼에서 자바 프로그램이 실행되는 동일한 환경을 제공한다. 자바 가상기계는 플랫폼 종속적이다.

 

5. 자바 프로그램의 개발 및 실행 

자바 프로그램은 보통 여러 소스 파일로 나누어 작성하며 자바 컴파일러는 각 소스파일을 컴파일하여 클래스 파일을 생성한다. 하지만 자바에서는 다른 언어들과 달리 이들을 하나로 묶는 링크 과정이 존재하지 않는다.

개발자가 여러 클래스 파일 중 하나를 지정하여 실행시키면, JVM은 그 클래스 파일을 메모리에 로딩하고 실행한다. 실행 도중 다른 클래스 파일이나 JDK의 클래스 파일이 필요하면 해당 클래스 파일을 로딩하고 실행한다. 즉, 모든 파일들을 로딩해놓을 필요가 없어 메모리를 아낄 수가 있다. 만약 메모리가 충분하면 미리 로딩해놓아서 시간을 단축시킨다.

 

JAVA의 특징 

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1. 플랫폼 독립성

자바는 플랫폼에 종속되지 않는 독립적인 바이트 코드로 컴파일 되며, 자바 가상 기계만 있으면 자바 프로그램의 실행이 가능하다.

 

2. 객체 지향 

자바는 객체 지향 언어로 캡슐화, 상속, 다형성을 지원한다. 객체지향 프로그래은 해결 과제를 실제 세상의 객체와 객체 간의 상호 관계로 모델링하여 인간의 사고와 가깝게 표현한다.

 

3. 클래스로 캡슐화

자바는 객체 지향 언어의 캡슐화 원칙을 철저히 지켜, 변수나 메소드는 반드시 클래스 내에 구현하도록 한다.

 

4. 멀티 스레드 

하나의 자바 프로그램이 다수의 작업을 처리할 수 있도록 다수의 스레드가 동시에 실행될 수 있는 환경을 지원한다.

자바는 운영체제 도움 없이 멀티스레드 프로그래밍이 가능하다. 

 

5. 가비지 컬렉션

자바 언어는 메모리를 할당받는 기능은 있지만, 반환은 없다. 가비지 컬렉션 기능에 의해 자동으로 반환된다.

 

6. 실시간 응용 시스템에 부적함

예측할 수 없는 시점에 가비지 컬렉션이 실행되므로 프로그램이 일시적으로 중단될 수 있다.

 

7. 안전성 

자바 언어는 타입체크가 엄격하며, 포인터의 개념이 없기 때문에 중단되는 일이 거의 없다. 

 

8. 속도를 개선하기 위해 JIT 컴파일러를 사용 

자바 가상 기계가 인터프리터 방식으로 바이트 코드를 실행하므로 일반적으로 C/C++보다 느리다고 알려져있다. 하지만 최근에 실행하는 도중 자바 프로그램을 해당 CPU의 기계어 코드로 컴파일하고, CPU가 바로 기계어를 실행하도록 하는 JIT 컴파일링 기법을 이용하므로, C/C++가 비슷하도록 개선되었다.