[Java] 자바 데이터 타입, 변수 그리고 배열

• 이 글은 "온라인 자바 스터디 내용"을 정리한 글입니다.

기본형 타입 (Primitive type)

• 자바는 총 8가지의 기본형 타입을 미리 정의하여 제공합니다.

• 각 타입에는 기본값들이 존재하기 때문에 Null 값이 존재할 수 없고, Null값을 넣고 싶다면 Wrapper 클래스를 활용해야 합니다.

• 기본값은 실제 값으로 스택 메모리에 저장됩니다.

• 기본형 타입의 특징은 CPU나 운영체제에 따라 변하지 않는다는 특징이 있습니다.

참조형 타입 (Reference type)

• 기본형 타입을 제외한 타입들은 모두 참조형 타입으로 new 키워드로 객체를 생성하여 데이터가 생성된 주소를 참조하는 타입입니다.

• 참조 타입의 데이터의 크기가 가변적, 동적이기 때문에 동적 데이터를 관리하는 힙 메모리에 저장됩니다.

• 참조 타입의 종류로는 클래스(class), 배열(array), 인터페이스(interface), 열거(Enumeration) 입니다.

상수(constant)와 리터럴(literal)

상수

• 상수는 변수와 같이 값을 저장하는 공간을 의미하지만 한 번 저장하면 다른 값으로 변경할 수 없다는 특징을 가지고 있습니다.

리터럴

• 변수가 아닌 그 자체로 값을 의미하는 것입니다. ex) 2021, 100 ...
• 리터럴의 종류에는 정수형, 실수형, 문자형, 논리형으로 존재합니다.

변수 선언 및 초기화

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 각 타입 선언
        boolean boolean_var;
        byte byte_var;
        int int_var;
        short short_var;
        long long_var;
        float float_var;
        double double_var;
        char char_var;

        // 각 타입 초기화 
        boolean_var = true;
        byte_var = 1;
        int_var = 100;
        short_var = 32000;
        long_var = 123456789L;
        float_var = 0.0F;
        double_var = 0.0;
        char_var = 'A';
    }
}

다음 코드와 같이 각 타입에 맞게 선언하고 초기화를 할 수 있습니다. 선언과 초기화를 한꺼번에도 가능합니다.

변수의 스코프와 라이프타임

• 참조(https://www.learningjournal.guru/article/programming-in-java/scope-and-lifetime-of-a-variable)

public class ScopeClass {

    int instance__var = 10;        // 인스턴스 변수
    static int class_var = 2021;        // 클래스 변수 or 정적 변수

    void changeVar(int argument_var){
        int local_var = 20;        // 지역 변수
        if(argument_var>local_var){
            instance__var = argument_var;
        }
        else{
            instance__var = local_var;
        }
    }
}

인스턴스 변수 (Instance Variables)

• 클래스 내부에서 선언되어 일부 메소드 블록 내에서 또는 블록 밖에서도 쓸 수 있는 변수를 인스턴스 변수라고 합니다.
• Scope : static 메소드를 제외한 클래스 전체
• Lifetime : 클래스의 객체가 메모리에 존재할 때까지

클래스 변수 (Class Variables)

• 클래스 내부에서 static 키워드로 선언된 변수를 클래스 변수라고 합니다.
• Scope : 클래스 전체
• Lifetime : 프로그램이 끝날 때까지

지역 변수 (Local Variables)

• 인스턴스, 클래스 변수가 아닌 모든 변수들을 지역 변수라고 합니다.
• Scope : 선언된 블록 내
• Lifetime : 변수가 선언된 블록을 벗어났을 때까지

타입 변환, 캐스팅, 타입 프로모션

• 참조(https://kephilab.tistory.com/27)

자동 타입 변환 (Promotion)

• 타입 프로모션이라고도 불리는 자동 타입 변환은 프로그램 실행 중에 자동으로 일어납니다.
• 작은 범위 타입의 변수가 큰 범위 타입의 변수에 저장될 때 발생합니다.
• byte(1) < short(2) < int(4) < long(8) < float(4) < double(8)
• 단, 음수가 저장될 수 있는 byte, short 등의 타입이 char으로 자동 타입 변환할 수 없습니다. (컴파일 에러)

강제 타입 변환 (Casting)

• 큰 범위 타입은 작은 범위 타입으로 자동변환 할 수 없기 때문에 타입을 바꾸기 위해서는 강제 타입 변환인 캐스팅을 해주어야 합니다.
• 큰 범위 타입의 변수의 값이 작은 범위를 넘어갈 경우 원래의 값을 보존할 수 없지만 작은 범위 안에도 있을 수 있는 변수라면 값을 보존할 수 있습니다.
• 자바에서 데이터 값 검사를 위해 각 타입의 최대값, 최소값 상수를 제공한다. Ex) Int.MAX_VALUE, Int.MIN_VALUE..

public class Main {
    public static void main(String[] args) {

        // Promotion Example
        char char_var = 'A';
        int int_var = char_var;         // char ->  int 자동 형변환
        System.out.println(int_var);    // 65

        /**
        byte byte_var = 1;
        char char_var2 = byte_var;      // 컴파일 에러
        **/

        int int_var2 = 200;
        float float_var = int_var2;         // int -> float 자동 형변환
        System.out.println(float_var);      // 200.0


        // Casting Example
        double double_var = 13.264;
        int int_var3 = (int)double_var;     // double -> int 강제 형변환
        System.out.println(int_var3);       // 13

        /**
        float float_var2 = 20.0F;
        int int_var4 = float_var2;          // 컴파일 에러
        **/
    }
}

배열

• 배열이란 동일한 자료형의 변수를 둘 이상 할당한 것으로 각각의 메모리 공간을 나란히 나열한 것을 말합니다.
• 배열은 데이터를 인덱스를 통해 탐색할 수 있습니다.
• 배열의 인덱스는 0부터 시작합니다.

1차원 배열

public class Main {
    public static void main(String[] args) {

        // 1차원 배열 선언 3가지 방법
        int[] arr = new int[5];
        int[] arr2 = new int[]{1,2,3};
        int[] arr3 = {4,5,6};


        // 1차원 배열 초기화
        arr[0] = 0;
        arr[1] = 1;
        arr[2] = 2;
        arr[3] = 3;
        arr[4] = 4;

        int sum = getSum(arr);
        System.out.println(sum);        // 10
    }

    public static int getSum(int[] arr){
        int sum = 0;
        for(int elem : arr){
            sum+=elem;
        }
        return sum;
    }
}

• 배열은 레퍼런스 타입으로 데이터 크기가 가변적으로 변합니다.
• 또한, new 키워드로 생성한 후 데이터가 저장된 주소로 참조하는 데이터 타입입니다.

2차원 배열

public class Main {
    public static void main(String[] args) {

        // 2차원 배열 선언
        int[][] arr = new int[3][3];

        // 2차원 배열 초기화
        for(int i=0;i<3;i++){
            for(int j=0;j<3;j++){
                arr[i][j] = 3*i+j;
            }
        }

        // 0 1 2
        // 3 4 5
        // 6 7 8
        for(int i=0;i<3;i++){
            for(int j=0;j<3;j++){
                System.out.print(arr[i][j]+" ");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

타입 추론

• Java 10에서 var 키워드와 함께 Local Variable Type Inference가 추가되었습니다.
• 타입 추론은 타입을 명시하지 않아도 컴파일러가 변수의 타입을 유추하는 기능입니다.
• 기존의 자바에서는 일반 변수에서는 타입 추론이 지원되지 않고, generic와 lambda 식에서만 타입추론을 지원하고 있었습니다.
• var 키워드를 사용할 때는 선언과 동시에 초기화가 필수적으로 요구됩니다.

public class Main {
    public static void main(String[] args) {

        // Java10 이후 타입 추론 지원
        var no_type_var = "string_var";
        System.out.println(no_type_var);

        // 기존 Java9 이전에는 타입 명시
        String string_var = "string_var";
        System.out.println(string_var);

    }
}