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Data Type in Java

데이터 타입이란, 미리 정해놓은 약속으로 데이터마다 기준을 나누며 데이터 처리시 이를 구분짓기 위함이다.

숫자면 숫자, 문자면 문자라고만 칭하면되지 왜 나누게 된 것일까?
그 이유는 바로 메모리 절약에 있다.
모든 수를 8byte인 long 타입으로 나타냈을 때, 1 혹은 2 와 같이 한자리 수만 저장한다면 나머지 비트는 놀게된다.
이런 이유로 데이터를 여러개의 타입으로 나누어 사용하는 것이다.

자바에서는 데이터 타입이 크게 기본형 타입과 참조형 타입로 나뉜다.

Primitive(기본형/원시형) Type

자바에서 제공하는 기본형 데이터 타입은 총 8가지이다.

Data type	Default Value	Size
boolean(참/거짓)	false	1 bit
char(문자)	'\u0000'	2 byte
byte(정수)	0	1 byte
short(정수)	0	2 byte
int(정수)	0	4 byte
long(정수)	0L	8 byte
float(실수)	0.0f	4 byte
double(실수)	0.0d	8 byte

Boolean

기본적으로 true, false만 저장할 수 있으며, 길이를 변경할 수 없다. 따라서 간단하게 참/거짓 2가지 상태를 갖는 경우 사용된다.

Char

단일 16-bit 유니코드 문자이며, '\u0000' ~ '\uffff'까지 나타낼 수있다.
7bit의 ASCII 코드의 확장으로 16bit의 유니코드를 사용

Byte

8bit 단위의 정수를 저장할 수 있는 가장 기본이 되는 타입이며, -128~127까지 수를 나타낼 수 있다.
보통 메모리 절약이 가장 필요한 큰 배열 안에서 메모리를 나타내는 용도로 많이 사용된다.

Short

16bit의 부호가 존재하는 정수를 저장할 수 있으며, -32,768~32,757 사이의 수를 나타낼 수 있다.
byte 타입과 마찬가지로 메모리를 절약 할 수 있다.

Int

메모리 절약을 위해 byte와 short를 사용하지 않는한 일반적으로 정수를 저장하기에 int 형을 많이 사용한다.
32bit의 부호가 존재하는 정수를 저장할 수 있기에 -2,147,483,648(-2^31^)~2,147,483,647(2^31^-1) 의 수를 나타낼 수 있다.

Long

int 타입보다 더 많은 수가 필요할 때가 존재하는데 이 때 사용하는 것이 long 타입이다.
-9,223,372,036,854,775,808(-2^63^)~9,223,372,036,854,775,807(2^63^ -1)의 수를 나타낼 수 있다.
int 형과 구분짓기 위해 숫자 뒤에 L을 붙힌다.

Float

32bit의 부동 소수점 값을 나타내며 값의 범위는 3.4 X 10^-38^ ~ 3.4 X 10^38^ 이다.
무제한이지만 매우 큰 수를 나타낼 때는 double 타입으로 나타내는 것이 좋으며, 부동 소수점이기 때문에 오차가 있을 수 있다.
따라서 정확한 값을 요구하는 시스템에서 사용하면 안된다.
double과 구분짓기 위해 숫자 뒤에 f를 붙힌다.

부동 소수점

부동 소수점은 1.11212... 과 같이 무제한으로 나타낼 수 있는 실수 값을 컴퓨터가 정확하게 측정할 수 없기 때문에 근사한 값으로 계산을 하기 위해 사용하는 방법이다.

1bit의 부호 비트를 가지고, 8bit의 지수비트(float, double은 11bit) 나머지 비트를 가수를 사용하여 값을 나타낸다.

Double

64bit의 부동 소수점 값을 나타내며, 1.7 X 10^-308^~1.7 X 10^308^ 사이의 값을 나타낼 수 있다.
이 또한 부동 소수점을 사용하므로 정확한 값을 판단하는 곳에 사용하면 안된다.
float과 구분짓기 위해 숫자 뒤에 d를 붙힌다.

Reference(참조형) Type

기본형을 제외한 모든 타입 혹은 java.lang.Object를 상속 받게 된다면 참조형 타입이 된다.
기본형과 달리 기본값으로 빈 객체를 의미하는 Null 값을 사용할 수 있다.

참조형의 경우, 스택 영역에 바로 값을 저장하는 기본형과는 달리 힙 영역에 인스턴스를 생성하게 된다.
이를 핸들링하기 위해 스택 영역에 힙 영역의 인스턴스를 참조할 수 있는 메모리 값을 가지고 있게 된다.

다음 그림과 같이 array_1,array_2와 같이 배열(참조형 데이터 타입)을 선언시에는 힙 영역에 생성이 된다.(간단한 그림) 만약 다음 코드와 같이 array_2에 array_1 값 자체를 할당한다면 어떻게 될까?

array_2 = array_1;

밑 그림과 같이 스택 영역에 값은 힙 영역을 참조하는 주소 값이므로 array_2 값은 array_1의 주소 값이 들어가 참조하는 인스턴스가 바뀌게 된다.

이를 얕은 복사라고 하며, 참조가 되지 않는 인스턴스는 가비지 컬렉터에 의해 메모리를 해제 당한다.
그 반대로 깊은 복사는 배열 자체의 값을 변경하여 복사를 한다.

for(int idx = 0; idx < array_1.size(); idx++){
  array_2[idx] = array_1[idx];
}

이러한 특징을 가진 참조형 데이터 타입의 대표적인 예로 배열(array), 열거(enum), 인터페이스(interface), 클래스(class) 타입이 존재한다.

Array

배열 타입은 기본형 혹은 참조형으로도 만들 수 있다.

int [] numArr = new int[5];               //기본형
int [][] twoDimenNumArr = new int[5][5];  //[][]를 사용하면 2차원 배열을 만들 수 있다.
Object[] objectArr = new Object[5];       //참조형

Enum

열거 타입의 경우, 불변 객체이며 상수들의 집합 혹은 어떠한 객체의 상태들의 집합을 만들 때 가독성이 높은 코드를 제공한다.

enum BloodType {
  A, B, O, AB
}

Interface

인터페이스를 선언하게 되면 참조형 데이터 타입을 만드는 것과 같다.
즉, 자신을 구현한 객체의 주소를 가지고 있다는 것이다.

interface CalcInterface<T> {
  T add(T value, T value);
  T sub(T value, T value);
  T mul(T value, T value);
  T div(T value, T value);
}

Class

클래스 타입의 경우, 객체를 참조하는 형태를 띈다.

class Person {
  private String name;
  private int age;
  Person(String name, int age){
    this.name = name;
    this.age = age;
  }
}

자바에서 모든 클래스 타입들은 Object Class를 직접 혹은 간접으로 상속하고 있다.

• Object Class

  클래스 계층구조에서 루트 클래스로 기본형 데이터 타입이 아닌 경우(배열, 열거, 인터페이스 등등), 이 Object 클래스를 직접/간접적으로 상속한다.
  이 Object 클래스는 java.lang 패키지 안에 존재하며, import 문을 사용하지 않아도 바로 사용 가능하다.
  모든 클래스는 Object 클래스를 상속하므로 이 안에 있는 메소드들을 사용이 가능하며, 이들은 클래스 인스턴스 생성과 소멸 등의 생명주기 관리 및 비교, 클래스 정보 확인 작업등을 수행한다.

  • clone() - 객체와 동일한 클래스의 새로운 객체를 생성
  • toString() - 객체를 표현하는 문자열을 반환
  • equals(Object) - 두 객체의 비교
  • finalize() - 메모리 회수시 호출

  이러한 Object 클래스를 상속하는 데이터 타입 관련 클래스로는 String, Wrapper 클래스가 존재하는데 하나씩 살펴보자.

• String Class

  String의 경우 참조형에 속하나 사용은 기본형과 같이 사용할 수 있다. 또한, 불변(immutable) 객체로 항상 새로운 객체를 만들어 할당을 한다.

  String name = "jongnan";
  name += "a";              //기존 문자열을 사용하는 것이 아닌, jongnana이라는 새로운 문자열을 생성
  System.out.println(name); //output : jongnana 

• Wrapper Class

  기본형의 경우 객체가 아니므로 기본 값이 다 정해져 있으며 null 값으로 지정할 수 없다.
  또한, 자바의 경우 객체지향 프로그래밍 언어이므로 객체를 사용해야할 경우가 있다.

  • 직렬화(Serialization)

    직렬화를 하기 위해서는 객체로 변경이 필요

  • 동기화(Synchronization)

    자바에서 멀티 스레딩 안에서 동기화는 객체를 가지고 동작한다.

  • Collection Framework

    자바 컬렉션 프레임워크는 값을 객체로만 처리한다.

  다음과 같은 경우가 있기 때문에 기본형에서 참조형으로 변경을 해야되는데 이때 사용하는 것이 Wrapper 클래스이다.

  Wrapper 클래스는 다음과 같이 기본형과 매칭이 된다.

  Primitive Type	Wrapper Class
  boolean	Boolean
  byte	Byte
  short	Short
  int	Integer
  long	Long
  float	Float
  double	Double
  char	Character

  보통 기본형 → 참조형을 Boxing, 그 반대인 참조형 → 기본형을 Unboxing이라고 한다.
  JDK 1.5 이전 버전의 경우 해당 과정을 수동으로 해주어야 했지만, JDK 1.5 이상부터는 Autoboxing을 지원한다.

  int primNum = 20;
  Integer autoWrapperNum = primNum;           //AutoBoxing
  Integer wrapperNum = new Integer(primNum);  //Boxing
  int unBoxedNum = (int)wrapper;              //Unboxing

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Reference

• Data Types in Java - java T point
• Wrapper classes in Java - java T point
• 자바의 변수와 데이터 타입 (Java Variables & Data type)
• [JAVA] Primitive type과 Reference type 그리고 Object 클래스
• 자바의 데이터 타입(Primitive type, Reference type)
• 자바 자료형 정리(Java Data Type