자바(Java Programming Language)

1.자바(Java Programming Language)
		1.1 자바란? 자바는 썬 마이크로시스템즈(Sun Microsystems, Inc 이하 썬)에서 개발하여 1996년 1월에 공식적으로 발표한 객체지향 프로그래밍 언어이다. 자바의 가장 중요한 특징은 운영체계(Operating System, 플랫폼)에 독립적이라는 것이다. 자바로 작성된 프로그램은 운영체계의 종류에 관계없이 실행이 가능하기 때문에, 운영체계에 따라 프로그램을 전혀 변경하지 않고도 실행이 가능하다. 이러한 장점으로 인해 자바는 다양한 기종의 컴퓨터와 운영체계가 공존하는 인터넷 환경에 적합한 언어로써 인터넷의 발전과 함께 많은 사용자층을 확보할 수 있었다. 또한 객체지향개념과 기존의 다른 프로그래밍언어, 특히 C++의 장점을 채택하는 동시에 잘 사용되지 않는 부분은 과감히 제외시킴으로써 비교적 배우기 쉽고 이해하기 쉬운 간결한 표현이 가능하도록 했다. 자바는 풍부한 클래스 라이브러리(Java API)를 통해 프로그래밍에 필요한 요소들을 기본적으로 제공하기 때문에 자바 프로그래머는 단순히 이 클래스 라이브러리만을 잘 활용해도 강력한 기능의 자바 프로그램을 작성하는 것이 가능하다. 지금도 자바는 썬의 전폭적인 지원 하에 꾸준히 자바의 성능을 개선하여 새로운 버전을 발표하고 있으며, 모바일(J2ME)이나 대규모 기업환경(J2EE), XML 등의 다양한 최신 기술을 지원함으로써 그 활동영역을 넓혀 가고 있다. 1.2 자바의 역사 자바의 역사는 1991년에 썬의 엔지니어들에 의해서 고안된 Oak라는 언어에서부터 시작되었다. 제임스 고슬링과 아서 밴 호프와 같은 썬의 엔지니어들의 원래 목표는 가전제품에 탑재될 소프트웨어를 만드는 것이었다. C++을 확장해서 사용하려 했지만 C++로는 그들의 목적을 이루기에 부족하다는 것을 깨달았다. 그래서 C++의 장점을 도입하고 단점을 보완한 새로운 언어를 개발하기에 이르렀다. Oak는 처음에는 가전제품이나 PDA와 같은 소형기기에 사용될 목적이었으나 인터넷이 등장하자 운영체계에 독립적인 Oak가 이에 적합하다고 판단하여 인터넷 쪽으로 그 개발 방향을 바꾸면서 이름을 자바(Java)로 변경하였으며, 자바로 개발한 웹브라우져인 핫자바(Hot java)를 발표하기하고 그 다음에인 1996년 1월에 Java의 정식 버전을 발표했다. 그 당시만 해도 자바로 작성된 애플릿(Applet)은 정적인 웹페이지에 사운드와 애니메이션 등의 멀티미디어적인 요소들을 제공할 수 있는 유일한 방법이었기 때문에 많은 인기를 얻고 단 기간에 많은 사용자층을 확보할 수 있었다. 그러나 쇽웨이브(shockwave)와 같은 뛰어난 멀티미디어 플러그인(plug-in)에 밀려 애플릿은 사용범위가 많이 줄어들었고 대신 서버 쪽 프로그래밍을 위한 서블릿(Servlet)과 JSP(Java Server Pages)가 더 많이 사용되고 있다. 앞으로는 자바의 원래 목표였던 소규모 가전제품과 대규모 기업환경을 위한 소프트웨어개발 분야에 활발히 사용될 것이다. 1.3 자바언어의 특징 자바는 최근에 발표된 언어 답게 기존의 다른 언어에는 없는 많은 장점들을 갖고 있다. 그 중 대표적인 몇 가지에 대해서 알아보도록 하자. 1. 운영체계에 독립적이다. 기존의 언어는 한 운영체계에 맞게 개발된 프로그램을 다른 종류의 운영체계에 적용하기 위해서는 많은 노력이 필요하였지만, 자바에서는 더 이상 그런 노력을 하지 않아도 된다. 이것은 일종의 에뮬레이터인 자바가상머신(JVM)을 통해서 가능한 것인데, 자바 응용프로그램은 운영체계나 하드웨어가 아닌 JVM하고만 통신하고 JVM이 자바 응용프로그램으로부터 전달받은 명령을 해당 운영체계가 이해할 수 있도록 변환하여 전달한다. 자바로 작성된 프로그램은 운영체계에 독립적이지만 JVM은 운영체계에 종속적이어서 썬에서는 여러 운영체계에 설치할 수 있는 서로 다른 버전의 JVM을 제공하고 있다. 그래서 자바로 작성된 프로그램은 운영체계와 하드웨어에 관계없이 실행 가능하다.(Write once, run anywhere) 2. 객체지향언어이다. 자바는 프로그래밍의 대세로 자리잡은 객체지향 프로그래밍언어(Object-oriented programming language) 중의 하나로 객체지향개념의 특징인 상속, 캡슐화, 다형성이 잘 적용된 순수한 객체지향언어라는 평가를 받고 있다. 3. 배우기 쉽다. 자바의 연산자와 기본구문은 C++에서, 객체지향관련 구문은 smalltalk이라는 객체지향언어에서 가져왔다. 이 들 언어의 장점은 취하면서 복잡하고 불필요한 부분은 과감히 제거하여 단순화 함으로써 쉽게 배울 수 있으며 단순하고 이해하기 쉬운 코드를 작성할 수 있도록 하였다. 객체지향언어의 특징인 재사용성과 유지보수의 용이성 등의 많은 장점에도 불구하고 배우기가 어렵기 때문에 많은 사용자층을 확보하지 못했으나 자바의 간결하면서도 명료한 객체지향적 설계는 사용자들이 객체지향개념을 보다 쉽게 이해하고 활용할 수 있도록 하여 객체지향 프로그래밍의 저변확대에 크게 기여했다. 4. 자동 메모리 관리(Garbage Collection) 자바로 작성된 프로그램이 실행되면, 가비지컬렉터(Garbage Collector)가 자동적으로 메모리를 관리해주기 때문에 프로그래머는 메모리를 따로 관리 하지 않아도 된다. 가비지컬렉터가 없다면 프로그래머가 사용하지 않는 메모리를 체크하고 반환하는 일을 수동적으로 처리해야할 것이다. 자동으로 메모리를 관리한다는 것이 다소 비효율적인 면도 있지만, 프로그래머가 보다 프로그래밍에 집중할 수 있도록 도와준다. 5. 네트워크와 분산처리를 지원한다. 인터넷과 대규모 분산환경을 염두에 둔 까닭인지 풍부하고 다양한 네트워크 프로그래밍 라이브러리를 통해 보다 짧은 시간에 쉽게 네트워크 관련 프로그램을 개발할 수 있도록 지원한다. 6. 멀티쓰레드를 지원한다. 일반적으로 멀티쓰레드(Multi-thread)의 지원은 사용되는 운영체계에 따라 구현방법도 상이하며, 처리 방식도 다르다. 그러나 자바에서 개발되는 멀티쓰레드 프로그램은 시스템과는 관계없이 구현가능하며, 관련 API가 제공되므로 구현이 쉽다. 그리고 여러 쓰레드에 대한 스케쥴링을 자바 인터프리터가 담당하게 된다. 7. 동적 로딩(Dynamic Loading)을 지원한다. 자바는 클래스 단위의 언어로서 소스에 정의되어 있는 클래스 단위로 실행파일이 각각 생성된다. 일반적으로 각 클래스들은 다른 클래스들을 활용하여 생성되는데 소스에서 활용한 클래스들에 대한 binding은 컴파일시 처리되나 실제 메모리 할당은 프로그램 수행 중간에 필요한 시점에 인스턴스화를 통해 메모리 영역에 할당된다. [참고] 자바의 단점으로는 속도문제가 가장 대표적인 것인데 바이트코드(bytecode)를 하드웨어의 기계어로 바로 변환해주는 JIT컴파일러와 Hotspot과 같은 신기술의 도입으로 JVM의 기능이 향상됨으로써 속도문제가 상당히 개선되었다.
2. 자바개발환경 구축하기
		2.1 자바 개발도구(J2SDK)설치하기 자바로 프로그래밍을 하기 위해서는 먼저 J2SDK를 설치해야한다. J2SDK를 설치하면, JVM과 자바클래스 라이브러리(Java API)외에 자바를 개발하는데 필요한 프로그램들이 설치된다. [참고]1996년 1월에 처음으로 JDK1.0을 발표한 이후로 꾸준히 기능을 추가 개선해가고 있으며, 2003년 3월 현재 J2SDK1.4.1이 최신 버전이다. 자바 1.2이전의 버전을 Java, 자바 1.2이후의 버전을 Java2라고 부른다. J2SDK는 부록CD에 첨부되어 있으므로 바로 실행시켜서 설치할 수 있다. j2sdk-1_4_1_02-windows-i586.exe를 실행시키고 기본설정으로만 선택해서 설치하면 된다. 다만 가능하면 설치디렉토리를 c:j2sdk1.4.1로 하자. 그리고 서브디렉토리 work를 생성해서 앞으로 실습할 예제파일들을 저장하는데 사용하자. [참고]J2SDK - CDj2sdk-1_4_1_02-windows-i586.exe http://java.sun.com/j2se/1.4.1/download.html에서 다운 받을 수 있다. 설치가 끝났으면 설치된 디렉토리의 bin디렉토리(예:c:j2sdk1.4.1bin)를 path에 추가해주어야 한다. 이 디렉토리에는 자바로 프로그램을 작성하는데 필요한 파일들이 들어있다. [참고]클래스패스는 따로 설정해 주지 않아도 된다. 기본적으로 현재디렉토리(.)가 클래스패스로 설정되어 있다. 클래스패스 설정방법은 후에 자세히 다룰 것이다. [참고]각 명령어에 대한 옵션을 보려면 명령어만을 실행시키면 된다. J2SDK의 bin디렉토리에 있는 주요 실행파일들은 다음과 같다.     javac.exe - 자바컴파일러, 자바소스코드를 바이트코드로 컴파일한다.          c:j2sdk1.4.1work>javac Hello.java     java.exe - 자바인터프리터, 컴파일러가 생성한 바이트코드를 해석하고 실행한다.          c:j2sdk1.4.1work>java Hello     javap.exe - 역어셈블러, 컴파일된 클래스파일(.class)를 원래의 소스(.java)로 변환한다.          c:j2sdk1.4.1work>javap Hello > Hello.java 위와 같이 하면 Hello.class파일이 변환되어 Hello.java에 저장된다. '-p'옵션을 이용하면, 바이트코드로 컴파일된 내용도 볼 수 있다. [참고]바이트코드 - JVM이 이해할 수 있는 기계어, JVM은 바이트코드를 다시 해당 OS의 기계어로 변환하여 전달한다.     appletviewer.exe - 애플릿 뷰어, HTML문서에 삽입되어 있는 애플릿을 실행시킨다.          c:>appletviewer Hello.html     javadoc.exe - 자동문서생성기, 소스파일에 있는 주석(/** */)을 이용하여 Java API문서와 같은 형식의 문서를 자동으로 생성한다.          c:j2sdk1.4.1work>javadoc Hello.java     jar.exe - 압축프로그램, 클래스파일과 프로그램의 실행에 관련된 파일을 하나의 jar파일(.jar)로 압축하거나 압축해제한다. * 압축할 때 : c:j2sdk1.4.1work>jar cvf Hello.jar Hello1.class Hello2.class * 압축풀 때 : c:j2sdk1.4.1work>jar xvf Hello.jar [참고] J2SDK와 JRE   J2SDK - 자바개발도구(Java2 Standard Development kit)   JRE - 자바실행환경(Java Runtime Environment), 자바로 작성된 응용프로그램이 실행되기 위한 최소환경.   J2SDK = JRE + 개발에 필요한 실행파일(javac.exe 등)   JRE = JVM + 클래스라이브러리(Java API) 2.2 Java API문서 설치하기 자바에서 제공하는 클래스 라이브러리(Java API)를 잘 사용하기 위해서는 Java API문서가 필수적이다. 이 문서에는 클래스라이브러리의 모든 클래스에 대한 설명이 자세하게 나와있다. 아마도 자바에서 제공하는 다양하고 방대한 양의 클래스라이브러리에 감탄하게 될 것이다. Java API문서의 설치를 위해서는 부록CD(j2sdk-1_4_1-doc.zip)나 http://java.sun.com/에서 다운받을수 있다. 이 문서는 ZIP방식으로 압축되어 있으므로 알집이나 winzip으로 압축을 풀어야 된다. 모두 html문서로 되어 있으며 자바와 관련된 여러가지 유용한 내용이 수록되어 있으므로 참고하도록 하자. Java API문서가 C:j2sdk1.4.1에 설치되었다고 할 때, C:j2sdk1.4.1docsapiindex.html를 웹브라우져로 열면 자바의 클래스라이브러리를 클래스의 자세한 설명을 볼 수 있을 것이다. 앞으로 자주 참고하게 될 문서이므로 바로가기를 만들어서 쉽게 열어 볼 수 있도록 하자. [그림1-1]Java API문서
3. 자바로 프로그램작성하기
		3.1 Hello.java 자바로 프로그램을 개발하려면 J2SDK이외에 메모장(notepad.exe)나 editplus와 같은 편집기가 필요하다. 그 외에도 좋은 개발도구들이 많지만, 일단 처음 자바를 배우는 사람들에겐 editplus와 같이 가벼우면서도 성능이 뛰어난 편집기가 좋다. [참고]editplus는 www.editplus.com에 가면 평가판을 무료로 제공한다. [예제1-1] Hello.java class Hello {       public static void main(String[] args)       {             System.out.println("Hello World!");       } } 이 예제는 화면에 'Hello, World!'를 출력하는 아주 간단한 프로그램이다. 이 예제를 통해서 화면에 글자를 출력하는 방법을 알 수 있다. 예제1-1을 작성한 다음 Hello.java로 저장하자. 이 프로그램을 실행시키기 위해서는 먼저 컴파일러(javac.exe)를 통해 클래스파일(Hello.class)을 생성해야한다. 그 다음에 자바인터프리터(java.exe)로 실행한다. [그림1-2] Hello.java를 컴파일하고 실행한 화면 이처럼 매번 콘솔에서 컴파일하고 실행하는 것은 좀 불편하다. editplus에 javac.exe와 java.exe를 사용자도구로 등록해 놓으면 editplus내에서 컴파일과 실행을 손쉽게 할 수 있다. 설정방법은 부록CD에 있다. 3.2 자바프로그램의 실행과정 아래 같이 자바프로그램을 실행시켰을 때 내부적인 진행순서는 다음과 같다. 1. 프로그램의 실행에 필요한 클래스를 로드한다. 2. 클래스파일을 검사한다. 3. 지정된 클래스(Hello)에서 main(String args[])를 찾아서 호출한다. 만일 지정된 클래스에 main(String args[])가 없다면 다음과 같은 에러메시지가 나타날 것이다. Exception in thread "main" java.lang.NoSuchMethodError: main 자바로 작성된 프로그램은 클래스 단위로 이루어져 있으며 보통 하나 이상의 클래스 파일로 이루어져 있다. 애플릿이 아닌 응용프로그램이라면 main(String args[])를 가지고 있는 클래스가 반드시 있어야 한다.       public static void main(String[] args)       {             // 실행코드       } 자바 프로그램은 main메서드의 호출로 시작해서 main메서드의 마지막문장이 수행을 마치면 종료된다. [참고]하나의 응용프로그램에서 main(args[])를 가진 클래스가 여럿 있을 수도 있지만, 보통 하나이다.