자바와 절차적/구조적 프로그래밍

Chapter2 자바와 절차적/구조적 프로그래밍

2.1 자바프로그래밍의 개발과 구동

JDK, JRE, JVM

• 자바 개발 도구인 JDK를 이용해 개발된 프로그램은 JRE에 의해 가상 컴퓨터인 JVM 상에서 구동된다.
• JDK : 자바 개발 도구 , 개발자는 JDK를 이용해 프로그램을 개발한다.
• JRE : 자바 실행 환경, 가상 컴퓨터인 JVM을 제어하는 운영체제
• JVM : 자바 가상 기계, 운영체제에 영향을 받지 않고 중재자로서 각 플랫폼에서 프로그램을 구동

프로그램이 메모리를 사용하는 방식

• 메모리에는 코드 코드 실행 영역, 스태틱 영역, 스택 영역, 힙 영역이 들어있음.

2.2 자바에 존재하는 절차적 /구조적 프로그래밍의 유산

절차적 프로그래밍이란 : goto 를 쓰지 말라는 것

• goto를 사용하게 되면 프로그램의 실행 순서가 인간이 이해하기에 너무 복잡해질 가능성이 있다.

구조적 프로그래밍이란 : 함수를 쓰라는 것

• 함수를 쓰면 중복 코드를 한 곳에서 관리할 수 있다
• 논리를 함수 단위로 분리해서 이해하기 쉬운 코드를 작성할 수 있다.
• 구조적 프로그래밍의 지침 중에는 전역변수 보다 지역 변수 쓰라는 것도 있음 ( 공유 사용의 문제로 인해 )

2.3 메서드 스택 프레임

• main() 메서드가 실행 될 때 메모리에는 어떤 일이 일어날까?
• 예제1

public class Start {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello OOP!!!");
    }
}

<1단계>

• JRE 가 프로그램 안에 main() 메서드가 있는지 확인을 한다
• JRE 가 JVM 에 전원을 넣어 부팅하고 부팅된 JVM은 목적파일을 받아 목적파일 실행
• 스태틱 영역에 java lang 패키지, import 된 패키지, 프로그램상의 모든 클래스를 가져다 놓는다.

<2단계>

• 중괄호가 열리는 순간 스택 프레임을 스택 영역에 할당한다.
• 메서드의 인자 args를 저장할 변수 공간을 스택 프레임의 맨 밑에 확보한다. 즉 메서드 인자들의 변수 공간을 할당 한다.

<3단계>

• println() 이 실행된 후 닫는 중괄호로 스택프레임이 소멸된다.
• main() 메서드가 끝나면 JRE는 JVM을 종료하고 JRE 자체도 운영체제 상의 메모리에서 사라진다.

2.4 변수와 메모리

• 예제2

public class Start2 {
    public static void main(String[] args) {
        int i;
        i = 10;

        double d = 20.0;
    }
}

<변수할당 전>

<변수할당 후>

• 메인메서드 스택 프레임 안에 변수들이 저장 된다.

2.5 블록 스택 프레임

• 예제3

public class Start3 {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 10;
        int k = 20;

        if(i == 10) {
            int m = k + 5;
            k = m;
        } else {
            int p = k + 10;
            k = p;
        }

        //k = m + p;
    }
}

<If 문 실행 중 메모리>

 

<If 문 끝나고 중괄호 벗어 낫을 때>

• if 문의 여는 중괄호를 만나면 if(true) 스택 프레임이 만들어진다.
• if 문이 끝나면 if(true) 스택프레임은 없어진다.
• 위에 주석 부분에 k는 if(true) 혹은 else 블록이 없어진 후므로 존재하지 않는다.

2.6 지역 변수와 메모리

변수는 어디에 있는 걸까

• 답은 스태틱 영역, 스택 영역, 힙 영역 모두이다.
• stack 영역: 지역 변수
• static 영역: 클래스 멤버 변수
• heap 영역: 객체 멤버 변수

변수 접근성

• 예제4
• public class Start3 { public static void main(String[] args) { int i = 10; int k = 20; if(i == 10) { int m = k + 5; k = m; } else { int p = k + 10; k = p; } //k = m + p; } }
• 외부 스택 프레임에서 내부 스택 프레임의 변수에 접근하는 것은 불가능 하나 그 역은 가능하다
• 위의 코드에서 if 문 안에서 main에서 선언된 k는 접근 할 수 있지만 if 문 밖에서 if 문 안에 있는 k는 접근하지 못한다.

2.7 메서드 호출과 메모리

• 예제5
• public class Start4 { public static void main(String[] args) { int k = 5; int m; m = square(k); } private static int square(int k) { int result; k = 25; result = k; return result; } }
• main() 메서드 스택프레임과 square() 메서드 스택프레임은 별도로 저장이 된다.
• 그래서 메서드 사이에 서로의 변수를 참조할 수 없다.
• 

2.8 전역 변수와 메모리

전역 변수는 안쓰는게 좋다

• 여러 메서드에서 전역 변수의 값을 변경하면 전여 변수에 저장되어 있는 값을 파악하기가 어렵다.
• 수만 줄이 넘는 코드에 다른 메서드에 의해 전역 변수에 다른 값이 저장될 경우 코드를 추적해 들어가야만 그 값과 그 값이 바뀐 이유를 알 수 있다.

2.9 멀티 스레드 / 멀티 프로세스의 이해

• 프로세스는 독립적인 메모리공간을 갖는다. 스레드는 스택을 제외한 모든 공간을 공유한다.
• 서블릿은 요청당 스레드를 생성한다.
• 멀티스레드 환경에서 전역 변수를 사용하게 되면 의도하지 않는 값을 얻을 수 있다.