Java lang 패키지에 관하여

[YuDeokRin]

java.lang

➡️lang 패키지가 제공하는 것들

• java.lang 패키지에 있는 클래스들은 import를 안해줘도 사용할 수 있다.

• lang 패키지가 제공하는 인터페이스, 클래스, 예외 클래스 등은 다음과 같다

  • 언어 관련 기본
  • 문자열 관련
  • 기본 자료형 및 숫자 관련
  • 쓰레드 관련
  • 예외 관련
  • 런타임 관련

---

구분	타입	항목들
언어 관련 기본	인터페이스	Cloneable, Comparable, Iterable, Readable
	클래스	Class, ClassLoader, Compiler, Enum, Object, Package, SecurityManager, StackTraceElement, System, Void
	예외 및 에러	ArrayIndexOutOfBoundsException, ArraysStoreException, ClassCastException, ClassNotFoundException, CloneNotSupportedException, EnumConstantNotPresentException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, IndexOutOfBoundsException, InstantiationException, NegativeArraySizeException, NoSuchFieldException, NoSuchNethodException, NullPointerException, RuntimeException, SecurityException, TypeNotPresentException, UnsupportedOperationException

---

구분	타입	항목들
문자열 관련	인터페이스	Appendable, CharSequence
	클래스	String, StringBuffer, StringBuilder
	예외 및 에러	StringIndexOutOfBoundsException

---

구분	타입	항목들
기본 자료형 및 숫자 관련	클래스	Boolean, Byte, Character, Character.Subset, Character, UnicodeBlock, Double, Float, Integer, Long, Math, Number, Short, StrictMath
	예외 및 에러	ArithmeticException, NumberFormatException

---

구분	타입	항목들
쓰레드 관련	인터페이스	Runnable, Thread.UncaughtExceptionHandler
	클래스	InheritableThreadLocal, Thread, ThreadGroup, ThreadLocal, Thread.State(Enum 타입임)
	예외 및 에러	IllegalMonitorStateException, IllegalThreadStateException, InterruptedException

---

구분	타입	항목들
예외 관련	클래스	Throwable
	예외 및 에러	Exception

---

구분	타입	항목들
런타임 관련	클래스	Process, ProcessBuilder, Runtime, RuntimePermission
	예외 및 에러	IllegalStateException

---

➡️숫자를 처리하는 클래스

자바에서 자료형은 기본자료형, 참조자료형이 있다.

기본자료형(Primitive Type)은 Stack 영역에 저장된다. 반면 참조 자료형(Reference Type)은 Heap 영역에 저장된다.

기본 자료형으로 계산되는 것이 참조 자료형보다 계산을 빠르게 처리한다.

간략한 이유는 기본 자료형은 값을 저장하는 반면 참조 자료형은 주소값을 저장하기 때문에 주소를 한번 더 걸친다. 따라서 더 느리다.

기본자료형의 숫자를 객체로 처리해야할 때가 있다.

그래서

자바에서는 기본 자료형으로 선언되어 있는 타입의 클래스들이 선언되어 있다.

• Byte
• Short
• Integer
• Long
• Float
• Double
• Character
• Boolean

Character 클래스를 제외하고 나머지 클래스들은 각 기본 자료형의 이름에서 첫 문자만 대문자로 바뀌었다고 보면 된다.

Character와 Boolean 을 제외한 숫자를 처리하는 클래스들은 감싼 클래스(Wrapper class)라고 불린다.

• 모두 Number라는 abstract 클래스를 확장(extends)한다.

• abstract 클래스인 Number 의 구조

public abstract class Number implements java.io.Serializable {

    public abstract int intValue();

    public abstract long longValue();

    public abstract float floatValue();

    public abstract double doubleValue();

    public byte byteValue() {
        return (byte)intValue();
    }

    public short shortValue() {
        return (short)intValue();
    }

    private static final long serialVersionUID = -8742448824652078965L;
}

• Character 클래스를 제외하고는 Wrapper 클래스는 공통적인 메소드를 제공한다.

  • parse타입이름()
  • valueOf()

• 예)

public class JavaLangNumber {
    public static void main(String[] args){
       JavaLangNumber sample = new JavaLangNumber();
       sample.numberTypeCheck();
    }

   public void numberTypeCheck(){
       String value1 = "3";
       String value2 = "5";

       System.out.println(value1 + value2); // 35

       // ① String -> byte로 변환
       byte byte1 = Byte.parseByte(value1);
       byte byte2 = Byte.parseByte(value2);

       System.out.println(byte1 + byte2); // ② 8

       // ③ valueOf() 메소드 사용
       Integer refInt1 = Integer.valueOf(value1);
       Integer refInt2 = Integer.valueOf(value2);

       //3 + 5 = 8
       //④ 8 + "7" = 87
       System.out.println(refInt1 + refInt2 + "7"); //결과: 87
   }
}

1. “3”과 “5”라는 String 값을 parseByte() 메소드를 사용하여 byte로 변환 → 3 , 5
2. 두 값을 더한 결과를 출력 → 8
3. valueOf() 메소드를 사용하여 Integer 타입으로 변환한 후 두 값을 더한다. → 3 + 5 = 8
4. “7” 이라는 String을 더하여 출력한다.

parse타입이름()와 valueOf()

• parse타입이름() : 기본 자료형을 리턴한다.
• valueOf() : 참조 자료형을 리턴한다.

참조 자료형 중에서 더하기 연산이 가능한 것은 String 뿐이다.

그런데 참조 자료형 중에서 Byte, Short, Integer, Long, Float, Double 타입들은 필요시 기본 자료형처럼 사용할 수 있다.

따라서 new를 사용하여 객체를 만들지 않아도 값을 할당할 수 있다.

public void numberTypeCheck2(){
    Integer refInt1;
    refInt1 = 100;
    System.out.println(refInt1.doubleValue()); //100.0 -> 타입은 double

• 이러한 숫자를 처리하는 참조 자료형을 만든 이유는 무엇일까?

  • 매개 변수를 참조 자료형으로만 받는 메소드를 처리하기 위해서
  • 제네릭과 같이 기본 자료형을 사용하지 않는 기능을 사용하기 위해서
  • MIN_VALUE(최소값), MAX_VALUE(최대값) 같이 클래스에 선언된 상수 값을 사용하기 위해서
  • 문자열을 숫자로, 숫자를 문자열로 쉽게 변환하고, 2,8,10,16, 진수 변환을 쉽게 처리하기 위해서

• 기본 자료형을 참조 자료형으로 만든 클래스들은 Boolean 클래스를 제외하고 모두 MIN_VALUE와 MAX_VALUE라는 상수를 갖고 있다.

해당 타입이 나타낼 수 있는 값의 범위를 확인하려면 static으로 선언되어 있는 것을 사용하면된다.

public void numberMinMaxCheck() {
    System.out.println("byte min = " + Byte.MIN_VALUE + " max = " + Byte.MAX_VALUE);
    System.out.println("Short min = " + Short.MIN_VALUE + " max = " + Short.MAX_VALUE);
    System.out.println("Integer min = " + Integer.MIN_VALUE + " max = " + Integer.MAX_VALUE);
    System.out.println("Long min = " + Long.MIN_VALUE + " max = " + Long.MAX_VALUE);
    System.out.println("Float min = " + Float.MIN_VALUE + " max = " + Float.MAX_VALUE);
    System.out.println("Double min = " + Double.MIN_VALUE + " max = " + Double.MAX_VALUE);
    System.out.println("Character min = " + (int)Character.MIN_VALUE + " max = " + (int)Character.MAX_VALUE);
}

Character의 경우 출력할 경우 char 타입으로 출력되므로 알아보기가 힘들다. 따라서 int로 형변환하여 그 값을 확인 할 수 있게 된다.

결과 :
byte min = -128 max = 127
Short min = -32768 max = 32767
Integer min = -2147483648 max = 2147483647
Long min = -9223372036854775808 max = 9223372036854775807
Float min = 1.4E-45 max = 3.4028235E38
Double min = 4.9E-324 max = 1.7976931348623157E308
Character min = 0 max = 65535

결과를 보면 Integer, Long 타입을 읽기가 어렵다. 이럴 때 더 보기 편하게 보는 방법이 있다.

값을 2진수나 16진수로 표현해서 값을 표현하면 더 보기 편하다.

public void integerMinMaxCheckBinary(){
    System.out.println("Integer BINARY = " + Integer.toBinaryString(Integer.MIN_VALUE));
    System.out.println("Integer BINARY = " + Integer.toBinaryString(Integer.MAX_VALUE));

    System.out.println("Integer HEX min = " + Integer.toHexString(Integer.MIN_VALUE));
    System.out.println("Integer EHX MAX_VALUE = " + Integer.toHexString(Integer.MAX_VALUE));
}

결과 :
Integer BINARY = 10000000000000000000000000000000
Integer BINARY = 1111111111111111111111111111111
Integer HEX min = 80000000
Integer EHX MAX_VALUE = 7fffffff

---

System 클래스

학부 시절 System 클래스를 처음 접한 건 JAVA 처음 배울 때 콘솔 창에 출력하기 위해서‘System.out.println()’ 를 사용해서 출력했다.

그래서인지 친근한 느낌이 있다. 하지만 위에 처럼 세트로 사용했지 System 이라는 것을 자세히 공부해 본 적이 없다.

오늘 정리로 오래된 궁금증을 풀어보자.

선언 및 리턴 타입	변수명	설명
static PrintStream	err	에러 및 오류를 출력할 때 사용한다.
static InputStream	in	입력값을 처리할 때 사용한다.
static PrintStream	out	출력값을 처리할 때 사용한다.

System클래스는 이름 그대로 시스템에 대한 정보를 확인하는 클래스이다. 이 클래스에서 제공되는 메소드를 분류해보면… 아래와 같이 분류할 수 있다.

System의 역할

• 시스템 속성(Property)값 관리
• 시스템 환경(Environment)값 조회
• GC수행
• JVM 종료
• 현재 시간 조회
• 기타 관리용 메소드들

시스템속성(Property)값 관리

리턴 타입	메소드 이름 및 매개 변수	설명
static String	clearProperty(String key)	key에 지정된 시스템 속성을 제거한다.
static Properties	getProperties()	현재 시스템 속성을 Properties 클래스 형태로 제공한다.
static String	getProperty(String key)	key에 지정된 문자열로 된 시스템 속성값(value)을 얻는다.
static String	getProperty(String key, String def)	key에 지정된 문자열로된 시스템 속성값(value)을 얻고 만약 없으면, def에 지정된 값을 리턴한다.
static void	setProperties(Properties props)	Properties 타입으로 넘겨주는 매개 변수에 있는 값들을 시스템 속성에 넣는다.
static String	setProperty(String key, String value)	key에 지정된 시스템 속성의 값을 value로 대체한다.

• getProperty 예시

public class JavaLangSystem {
    public static void main(String[] args) {
        JavaLangSystem sample = new JavaLangSystem();
        sample.systemPropertiesCheck();
    }

    public void systemPropertiesCheck() {
        System.out.println("java.version = " + System.getProperty("java.version"));
    }
}

• 결과

java.version = 11.0.13

현재 내가 쓰고 있는 java version은 11이고 JDK 11의 update13이라는 버전을 사용하고 있다는 뜻이다.

---

시스템 환경(Environment)값 조회

리턴 타입	메소드 이름 및 매개 변수	설명
static Map<String,String>	getenv()	현재 시스템 환경에 대한 Map 형태의 리턴값을 받는다.
static String	getenv(String name)	지정한 name에 해당하는 값을 받는다.

System.out.println("JAVA_HOME =" + System.getenv("JAVA_HOME"));

• 결과

JAVA_HOME =null

만약 이 JAVA_HOME이 설정되어 있지 않으면 null

매개 변수가 없는 getenv() 메소드는 리턴 타입이 Map<String, String> 이다.

---

System 클래스에서 호출하면 무서운 광경이 펼쳐지는 메소드

• GC수행 메소드 - gc(), runFinalization()
• JVM 종료 메소드 - exit()

GC 수행

리턴 타입	메소드 이름 및 매개 변수	설명
static void	gc()	가비지 컬렉터를 실행한다.
static void	runFinalization()	GC 처리를 기다리는 모든 객체에 대하여 finalize()메소드를 실행한다.

자바에서는 메모리 처리를 개발자가 별로도 하지 않는다.

• System.ge() 라는 메소드를 호출하면 가비지 컬렉션을 명시적으로 처리하도록 할 수 있다.

• Object클래스에 선언되어 있는 finalize() 메소드를 명시적으로 수행하도록 하는 runFinalization() 메소드.

위의 두 개 메소드들을 호출하지 않아도 알아서 JVM이 더이상 필요 없는개체를 처리하는 GC 작업과 finalization 작업을 실행한다.

명시적으로 이 메소드들을 호출하게 된다면 시스템은 하려던 일들을 멈추고 이 작업을 실행한다.

그렇기 때문에 조심하자…!!

---

JVM 종료

리턴 타입	메소드 이름 및 매개 변수	설명
static void	exit(int status)	현재 수행중인 JVM을 멈춘다.

안드로이드 앱이나 웹 애플리케이션에서 이 메소드를 사용하면 해당 애플리케이션의 JVM이 죽어버린다.

바로 장애로 이어진다.

매개 변수로 넘어가는 정수는 0일 경우에만 정상적인 종료를 의미한다. 그 외의 숫자는 비정상적인 종료를 의미한다.

---

현재 시간 조회

리턴 타입	메소드 이름 및 매개 변수	설명
static long	currentTimeMillis()	현재 시간을 밀리초 단위로 리턴한다.
static long	nanoTime()	현재 시간을 나노초 단위로 리턴한다.

• currentTimeMillis()

  • 메소드는 현재 시간을 나타낼 때 유용한 메소드이다.
  • UTC라는 Universal time 기준으로 1970년 1월 1일 00:00부터 지금까지 밀리초 단위의 차이를 출력한다.
  • 밀리초는 1/1000 초 이므로 1000 밀리초는 1000ms라고 표시하며 1초와 동일하다.

• nanoTime()

  • 메소드는 시간의차이를 측정하기 위한 용도의 메소드다.
  • 1/1,000,000,000초를 의미한다.

• 예시

public void numberMinMaxElapsedCheck(){
    JavaLangNumber numberSample = new JavaLangNumber();
    long startTime = System.currentTimeMillis();
    long startNanoTime = System.nanoTime();
    numberSample.numberMinMaxCheck();
    System.out.println("Milli second =" + (System.currentTimeMillis() - startTime));
    System.out.println("Nano second = " + (System.nanoTime() - startNanoTime));
}

• 결과

byte min = -128 max = 127
Short min = -32768 max = 32767
Integer min = -2147483648 max = 2147483647
Long min = -9223372036854775808 max = 9223372036854775807
Float min = 1.4E-45 max = 3.4028235E38
Double min = 4.9E-324 max = 1.7976931348623157E308
Character min = 0 max = 65535
Milli second =0
Nano second = 33390792

Milli second =0
Nano second = 33390792

Milli second = 0 으로 출력되었다.

하지만 Nano second는 매우 큰 숫자로 출려된다.

실제로 나노초를 밀리초로 확인하기 위해서 1/1,000,000으로 나누면 0.5ms다. 어떤 값이 더 정확하다고 이야기하기는 어렵다.

하지만 시간을 측정할 필요가 있을 때는 나노초를 이용하는 것을 권장한다고 한다.

nanoTime()가 만들어진 목적이 시간 측정을 위해서 이기 때문이다.

---

System.out 이란 ?

System 클래스에 선언되어 있는 변수 out , err 는 PrintStream이라는 동일한 클래스의 객체다.

정상적인 출력인지, 에러가 났을 때의 출력 결과인지의 차이만 존재한다.

• 아래와 같이 되어 있다.

PrintStream 클래스의 출력을 위한 주요 메소드의 이름들

• print()
• println()
• format()
• printf()
• write()

총 다섯 가지이고 가장 많이 쓰는 것은 println(), print()인 것 같다. 두 가지의 차이는 줄바꿈을 갖고 있는지 안 갖고 있는지 이다.

• println()와 print() 내부를 살펴보자.

println()는 newLine() 메소드가 포함되어 있어서 다음라인으로 넘어간다. 즉 줄바꿈이 된다.

print() 같은 경우 줄바꿈을 포함하는 메소드는 없다.

• print()와 println()가 어떤 매개 변수를 받는지

print(boolean b)	print(char c)	print(char[] c)	print(double d)	print(float f)
print(int i)	print(long l)	print(Object obj)	print(String s)
println(boolean b)	println(char c)	println(char[] s)	println(double d)	println(float f)
println(int i)	println(long l)	println(Object obj)	println(String s)	println()

byte타입, short타입을 매개 변수로 받는 메소드가 선언되어 있지 않다.

두 개 모두 정수형이기 때문에 전혀 문제 없이 출력된다.

byte나 short타입을 print()나 println() 메소드에 넘겨주면 int 타입을 매개 변수로 받는 메소드에서 알아서 처리해준다.

• 예제)

public class JavaLangSystemPrint {
    public static void main(String[] args) {
        JavaLangSystemPrint sample =  new JavaLangSystemPrint();
        sample.printStreamCheck();
    }

    public void printStreamCheck() {
        byte b = 127;
        short s= 32767;
        System.out.println(b);
        System.out.println(s);
        printInt(b);
        printInt(s);

    }

    public void printInt(int value) {
        System.out.println(value);
    }
}

• 결과

127
32767
127
32767

추가로

• null을 출력하는 메소드

public void printNull(){
    Object obj = null;
    System.out.println(obj);
    System.out.println(obj + " is object's value");
}

• 결과

null
null is object's value

위의 예제에서 중요한점은 obj객체가 null이라는 것이다.

객체를 출력할 때 toString() 메소드를 단순히 호출한다고 생각하고 있었다면, null인 obj의 toString()을 호출하는 셈이다.

null인 obj는 아무런 할당이 되어 있지 않기 때문에 메소드를 호출할 수가 없다.

따라서 컴파일은 제대로 되지만 실행시 예외가 발생한다.

하지만 printNull() 메소드는 컴파일도 잘 된다.

null을 그냥 출력하고 더한 값이 출력된다…

이런 결과가 출력된 이유는 print() 메소드와 println()메소드에서는 단순히 toString() 메소드 결과를 출력하지 않기 때문이다.

String의 valueOf()라는 static메소드를 호출하여 결과를 받은 후 출력한다.

String.valueOf(obj)가 호출된 것이다.

• 예제) toString()으로 처리한 메소드

pubic void printNullToString(){
    Object obj = null;
    System.out.println(obj.toString());
}

실행을 하게되면 예외가 발생한다. → NullPointerException

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
  at main.Chapter20.JavaLangSystemPrint.printNull(JavaLangSystemPrint.java:27)
  at main.Chapter20.JavaLangSystemPrint.main(JavaLangSystemPrint.java:7)

obj 자체가 null이고, 이 객체의 toString()이라는 메소드를 호출하게 되면 예외가 발생할 수 밖에 없다.

💡 객체를 출력할 때 → `toString();`

하지만 객체를 출력할 때에는 valueOf() 메소드를 사용하는 게 더 안전하다.

---

참고 자료

• 자바의 신 2<개정판>