[Java] 자바 API 패키지, 예외 처리, 모듈

1. 패키지란?

패키지의 개념

• 패키지: 관련 있는 클래스들을 하나로 묶은 것. lang(<- String), util(<-ArrayList), awt, javax, swing, net, io, sql

왜 패키지가 필요할까?

1. 서로 관련된 클래스들을 하나의 단위로 모아 쉽게 유지 관리할 수 있다.
2. 패키지 안에 있는 클래스들은 패키지 안에서만 사용할 수 있도록 선언하여 캡슐화를 구현할 수 있다.
3. 패키지가 다르면 동일한 클래스의 이름을 사용할 수 있다.(이름 공간)

2. 패키지 선언하기

• 패키지 선언문은 반드시 소스 파일의 첫 번째 문장이어야 한다.
• 여러 개의 소스 파일에 동일한 패키지 선언문을 넣을 수 있다.
• 패키지는 계층 구조를 가질 수 있다. 패키지 안에 패키지를 넣을 수 있다.

package graphics; // Circle Class를 graphics package에 속하게 하는 코드

public class Circle {
    double radius;
}

package pkg1.pkg2; // pkg1 안에 pkg2를 넣을 수 있다.

이클립스에서 패키지 만들기

소스 파일의 위치

클래스 파일의 위치

3. 패키지 사용하기

graphics.Rectangle myRect = new graphics.Rectangle(); // 1. 완전한 이름으로 참조 - 패키지 이름을 클래스 앞에 적는다.

import graphics.Rectangle; // 2. 패키지 안에서 우리가 원하는 클래스만을 포함한다.
Rectangle myRect = new Rectangle();

import graphics.*; // 3. 패키지 안의 모든 클래스를 포함한다.
Rectangle myRect = new Rectangle();

계층 구조의 패키지 포함하기

import java.awt.*; // java.awt 패키지의 모든 클래스와 인터페이스를 가져온다. 하지만 하위 패키지의 클래스는 가져오지 않는다.
import java.awt.font.*;

정적 import 문장

• 일반적으로 클래스 안에 정의된 정적 상수나 정적 메소드를 사용하는 경우에 클래스 이름을 앞에 적어야 한다.
• 하지만 정적 import 문장을 사용하면 클래스의 이름을 생략할 수 있다.

double r = Math.cos(Math.PI * theta);

import static java.lang.Math.*;
double r = cos(PI * theta);

예제 8-1

4. 클래스 파일은 언제 로드될까?

언제 클래스 파일이 로드되는가?

• Lazy Class Loading(지연 클래스 로드): 요청 시 클래스 파일은 JVM에 로드된다. -> JVM의 메모리를 절약할 수 있다.
• 시작 시 애플리케이션 코드를 구성하는 파일은 로드된다.

자바 가상 머신이 클래스를 찾는 순서

1. 부트스트랩 클래스: 자바 플랫폼을 구성하는 핵심적인 클래스
2. 확장 클래스: 자바 확장 메커니즘을 사용하는 클래스
3. 사용자 클래스: 확장 메커니즘을 활용하지 않는 개발자 및 타사에 의해 정의된 클래스

CLASSPATH

• 사용자가 직접 작성하였거나 외부에서 다운로드 받은 클래스를 찾기 위하여 가상 머신이 살펴보는 디렉토리들을 모아둔 경로

클래스 경로를 지정하는 3가지 방법

1. 현재 디렉토리
2. CLASSPATH에 설정된 환경 변수 설정
3. -classpath 옵션

JAR 압축 파일

이클립스를 사용하는 경우

JAR 형태의 라이브러리 사용하기

5. 자바 API 패키지

6. Object 클래스

• java.lang 패키지에 들어 있으며, 자바 클래스 계층 구조에서 맨 위에 위치하는 클래스

Object 클래스 안에 정의된 메소드

getClass() 메소드

• 객체가 어떤 클래스로 생성되었는지에 대한 정보를 반환한다.
• reflection(리플랙션): 객체가 자신을 만든 클래스에 대하여 물어보는 것

toString() 클래스

• 객체의 상태를 몇 줄의 문자열로 요약하여 반환하는 함수
• 일반적으로 재정의하여야 하는 메소드

equals() 메소드

• 동등 비교
• ’==’ : 참조값 비교
• equals() : 내용 비교

7. 랩퍼 클래스

• Wrapper Class : 기초 자료형을 객체로 포장하는 클래스
• 자바의 각 기초 자료형에 해당하는 랩퍼 클래스가 존재한다.

오토박싱

• 랩퍼 객체와 기초 자료형 사이의 변환을 자동으로 해주는 기능

8. String 클래스

String 클래스

객체 생성

문자열 객체를 생성하는 두 가지 방법

String s1 = new String("java");

String s2 = "java";

문자열의 기초 연산들

• length()
• charAt()
• concat()

문자열 비교하기

문자열 안에서 단어 찾기

문자열을 단어로 분리할 때

StringBuffer 클래스

9. 기타 유용한 클래스

10. 예외 처리

• 예외 : 배열의 인덱스가 배열의 한계를 넘거나 디스크에서 하드웨어 에러가 발생하는 등의 오류
• 일반적으로 오류가 발생하면 프로그램이 종료된다.
• 하지만 오류 처리를 통해 프로그램에서 오류를 감지하여 오류를 처리한 후에 계속 처리할 수 있다.

예외 발생 예제

public class DivideByAero {
    public static void main(String [] args) {
        int a = 10 / 0;
        int b = 10;
        System.out.println(a);

        System.out.println(b);
    }
}

/*
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
        at DivideByAero.main(DivideByAero.java:3)
 */

• 예외가 발생하는 즉시 프로그램이 종료되며 예외가 발생하는 지점 이후의 문장들이 실행되지 않는다.

try-catch 구조

• JAVA에서는 try-catch 구조를 사용하여 예외를 처리한다.
• 예외마다 하나의 catch 블록을 사용해야 한다.

try {
    // 예외가 발생할 수 있는 코드
} catch (예외 클래스 변수) {
    // 예외를 처리하는 코드
}
finally {
    // try 블록이 끝나면 무조건 실행된다.(생략 가능))
}

0으로 나누는 예외 처리

import java.util.Scanner;

public class DiviedbyZeroOK {
    public static void main(String [] args) {
        try {
            int a = 10 / 0;
            int b = 10 / 2;
        } catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("예외 발생");
        }
        finally {
            System.out.println("계속 진행");
        }
    }
}

예외의 종류

• try-catch 구조를 사용하여 예외를 처리하려면 클래스 이름을 catch 블록에 적어야 하기 때문에 각종 예외를 나타내는 클래스의 이름을 알아야 한다.

• Error : 하드웨어의 오류로 자바 가상 기계 안에서 치명적인 오류가 발생하면 생성된다.
• 애플리케이션은 이러한 오류를 보고할 수 있지만 예측하거나 복구할 수 없다. 컴파일러가 체크하지 않는다.
• RuntimeException : 주로 프로그래밍 버그나 논리 오류에서 기인하는 오류
• 애플리케이션은 이러한 예외를 잡아서 처리할 수 있지만 보다 합리적인 방법은 예외를 일으킨 버그를 잡는 것이다. RuntimeException도 예외 처리의 주된 대상이 아니다. 따라서 컴파일러가 체크하지 않는다.
• unchecked exception(비체크 예외) : Error와 RuntimeException
• checked exception(체크 예외) : 충분히 예견될 수 있고 회복할 수 있는 예외로 프로그램에서 반드시 처리해야 하는 예외

예제 8-2

public class ArrayError {
    public static void main(String [] args) {
        int array [] = {10, 20, 30, 40, 50};
        int i = 0;
        
        try {
            for (i = 0; i <= array.length; i++)
                System.out.println(array[i] + " ");
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
            System.out.println("인덱스 " + i + "는 사용할 수 없네요!");
        }
    }
}

예외 8-3

public class ExceptionTest3 {
    public static void main(String [] args) {
        try {
            int num = Integer.parseInt("ABC");
            System.out.println(num);
        } catch (NumberFormatException e) {
            System.out.println("NumberFormatException is arising");
        }
    }
}

Try-With-Resource(Java 7)

import java.io.*;

public class TryTest {
    public static void main(String [] args) {
        try (FileReader fr = new FileReader("hello.rtf")) {
            char [] a = new char[50];
            fr.read(a);
            for (char c : a)
                System.out.println(c);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

예외 떠넘기기

• 발생하는 모든 예외를 그 자리에서 처리하는 것은 상당한 양의 코드가 필요하고 반드시 사위 메소드가 그 예외를 처리하도록 해야 하는 경우가 있다.
• 자신을 호출한 상위 메소드로 예외를 전달하는 경우도 있다.

import java.io.*;

public class ExceptionTest {
    public static void main(String [] args) throws IOException {
        FileReader fr = new FileReader("hello.rtf");
        char [] a = new char[50];
        fr.read(a);
        for (char c : a)
            System.out.println(c);
    }
}

11. 모듈(Java 9)

• Module : 여러 가지 자바 패키지들을 하나의 단위(모듈)에 포장할 수 있는 메커니즘

직쏘 프로젝트

• 직쏘 프로젝트의 목표 : 개발자가 라이브러리와 대규모 애플리케이션을 쉽게 구성하고 유지 관리이 할 수 있도록 하는 것

모듈화의 장점

1. 자신이 필요한 모듈만 골라서 실행 파일로 묶을 수 있다.
2. 외부로 노출되는 패키지와 노출되지 않는 패키지를 지정할 수 있다.

모듈의 정의

• 모듈 : 패키지의 모임

자바 모듈 컴파일

모듈 실행

독립 실행형 애플리케이션으로 자바 모듈 패키징

독립 실행형 애플리케이션 실행