자바의 타입은 크게 기본타입과 참조타입 으로 분류한다.
기본 타입은 정수, 실수, 문자, 논리 리터럴을 저장하는 타입을 말한다.
참조 타입은 객체의 번지를 참조하는 타입으로 배열, 열거, 클래스, 인터페이스를 말한다.
기본 타입과 참조 타입
기본 타입으로 선언된 변수와 참조 타입으로 선언된 변수의 차이점은 저장되는 값이다.
기본 타입은 byte, char, short, int, long, float, double, boolean 변수는 실제 값을 변수 안에 저장하지만, 참조 타입인 배열, 열거, 클래스, 인터페이스 변수는 메모리의 번지를 변수 안에 저장한다.
번지를 통해 객체를 참조한다는 뜻에서 참조 타입 이라고 부른다.
예를 들어 int 타입과 double 타입으로 선언된 변수 age, price가 있고, String 클래스로 선언된 name과 hobby가 있다고 가정을 했을 때 int 타입 변수인 age 와 double 타입 변수인 price 는 직접 값을 저장하고 있지만, String 클래스 변수인 name과 hobby는 힙 영역의 String 객체 번지 값을 가지고 있다. 이처럼 번지를 통해 객체를 참조하기 때문에 String 클래스 변수를 참조 타입 변수라고 한다.
메모리 사용 영역
참조 타입을 아라보기전에 우선 JVM이 사용하는 메모리 영역에 대해서 먼저 알아두어야 한다.
JVM은 운영체제에서 할당받은 메모리 영역을 다음과 같이 세부 영역으로 구분해서 사용한다.
메소드 영역
메소드 영역은 JVM이 시작할 때 생성되고 모든 스레드가 공유하는 영역이다. 메소드 영역에는 코드에서 사용되는 클래스들을 로더로 읽어 클래스별로 정적 필드와 상수, 메소드 코드, 생성자 코드 등을 분류해서 저장한다.
힙 영역
힙 영역은 객체와 배열이 생성되는 영역이다. 여기에 생성된 객체와 배열은 JVM 스택 영역의 변수나 다른 객체의 필드에서 참조한다. 만일 참조하는 변수나 필드가 없다면 의미 없는 객체가 되기 때문에 JVM 에서는 이것을 쓰레기로 취급하고 쓰레기 수집기(Grabage Collector)를 실행시켜 자동으로 제거한다.
JVM 스택 영역
JVM 스택은 메소드를 호출할 때마다 프레임을 추가하고 메소드가 종료되면 해당 프레임을 제거 하는 동작을 수행한다.
프레임 내부에는 로컬 변수 스택이 있는데, 기본 타입 변수와 참조 타입 변수가 추가 되거나 제거 된다. 스택 영역에 변수가 생성되는 시점은 초기화가 될 때, 즉 최초로 변수에 값이 저장될 때 이다. 변수는 선언된 블록에서만 스택에 존재하고 블록을 벗어나면 스택에서 제거된다.
기본 타입 변수는 스택 영역에 직접 값을 가지고 있지만, 참조 타입 변수는 스택 영역에 힙 영역의 객체 주소를 가진다.
예를 들어 배열 변수 scores = {10, 20, 30} 이 있다고 가정했을 때 배열 변수인 scores 는 스택 영역에 생성 되지만 실제10, 20, 30 을 갖는 배열은 힙 영역에 생성된다. 배열 변수 scores 에는 배열의 힙 영역의 주소가 저장된다. 참고로 자바에서 배열은 객체로 취급한다.
참조 변수의 ==, != 연산
기본 타입 변수의 ==, != 연산은 변수의 값이 같은지, 아닌지를 조사하지만 참조 타입 변수들 간의 ==, != 연산은 동일한 객체를 참조하는지, 다른 객체를 참조하는지 알아볼 때 사용한다. 참조 타입 변수의 값은 힙 영역의 객체 주소이므로 ==, != 연산은 결국 번지 값을 비교한는것이 된다. 동일한 번지 값을 갖고 있다는 것은 동일한 객체를 참조한다는 의미이다. 따라서 동일한 객체를 참조하고 있을 경우 == 연산의 결과는 true 이고 != 연산의 결과는 false 가 된다.
null 과 NullPointerException
참조 타입 변수는 힙 영역의 객체를 참조하지 않는다는 뜻으로 null(널) 값을 가질 수 있다. null 값도 초기값으로 사용할 수 있기 때문에 null 로 초기화된 참조 변수는 스택 영역에 생성된다.
참조 타입 변수가 null 값을 가지는지 확인하고 싶으면 다음과 같이 ==, != 연산을 수행하면 된다.
refVar1 = null;
if(refVal1 == null){
null 일 때 수행할 코드
} else{
null 이 아닐 때 수행할 코드
}
자바는 프로그램 실행 도중 발생하는 오류를 예외(exception)라고 부른다. 예외는 사용자의 잘못된 입력으로 발생할 수도 있고, 프로그래머가 코드를 잘못 작성해서 발생할 수도 있다.
참조 변수를 사용하면서 가장 많이 발생하는 예외 중 하나로 NullPointerException 이 있다. 이 예외는 참조 타입 변수를 잘못 사용하면 발생한다.
참조 변수가 null 을 가지고 있을 경우에는, 참조 객체가 없으므로 변수를 통해 객체를 사용할 수 없다. 만약 null 상태에서 있지도 않은 객체의 데이터(필드)나 메소드를 사용하는 코드를 실행하면 NullPointerException 이 발생한다.
int[] intArray = null;
intArray[0] = 10;위 코드에서 intArray는 배열 변수이므로 참조 변수이다. 그래서 null로 초기화가 가능하다. 이 상태에서 intArray[0]에 10을 저장하려고 하면 NullPointerException이 발생한다. 그 이유는 intArray 변수가 참조하는 배열 객체가 없기 때문이다.
String 타입
자바는 문자열을 String 변수에 저장하기 때문에 다음과 같이 String 변수를 우선 선언해야 한다.
String 변수;String 변수에 문자열을 저장하려면 큰 따옴표로 감싼 문자열 리터럴을 대입한다.
변수 = "문자열";
변수 선언과 동시에 문자열을 저장할 수도 있다.
String 변수 = "문자열";
사실 문자열을 String 변수에 저장한다는 말은 엄밀히 말해 틀린 표현이다. 문자열이 직접 변수에 저장되는 것이 아니라, 문자열은 String 객체로 생성되고 변수는 String 객체를 참조하기 때문이다. 하지만 일반적으로 String 변수에 저장한다고 표현한다.
자바는 문자열 리터럴이 동일하다면 String 객체를 공유하도록 되어 있다. 다음과 같이 name1 과 name2 변수가 동일한 문자열 리터럴인 "신용권"을 참조할 경우 name1 과 name2는 동일한 String 객체를 참조하게 된다.
String name1 = "신용권";
String name2 = "신용권";스택 영역에 저장된 name1 과 name2 는 힙 영역에 저장된 "신용권" 을 참조하고 있다.
일반적으로 변수에 문자열을 저장할 경우에는 문자열 리터럴을 사용하지만, new 연산자를 사용해서 직접 String 객체를 생성시킬 수도 있다. new 연산자는 힙 영역에 새로운 객체를 만들 때 사용하는 연산자로 객체 생성 연산자 라고 한다.
String name1 = new String("신용권");
String name2 = new String("신용권");이 경우 name1 과 name2는 서로 다른 String 객체를 참조하고 있다.
문자열 리터럴로 생성하느냐 new 연산자로 생성하느냐에 따라 비교 연산자의 결과가 달라질 수 있다. 동일한 문자열 리터럴로 String 객체를 생성했을 경우 == 연산의 결과는 true가 나오지만 new 연산자로 Stirng 객체를 생성했을 경우 == 연산의 결과는 false 가 나온다. ==연산자는 변수에 저장된 객체의 번지가 동일한지를 검사하기 때문이다.
String name1 = "신용권";
String name2 = "신용권";
String name3 = new String("신용권");name1 과 name2는 동일한 문자열 리터럴로 생성된 객체를 참조하기 때문에 name1 == name2의 결과는 true가 나온다.
하지만 name3은 new 연산자로 String 객체를 별도로 생성했기 때문에 name1 == name3은 false가 나온다.
동일한 String 객체이건 다른 String 객체이건 상관없이 내부 문자열을 비교하고 싶을 때는 String 객체의 equals() 메소드를 사용해야 한다. equals() 메소드는 원본 문자열과 매개값으로 주어진 비교 문자열이 동일한지를 비교한 후 true 혹은 false를 리턴한다.
boolean result = str1.equals(str2);
String 변수는 참조 타입이므로 초기값으로 null을 대입할 수 있는데, 이때 null은 String 변수가 참조하는 String 객체가 없다는 뜻이다.
만약 아래의 코드처럼 hobby 변수가 String 객체를 참조하였으나, null을 대입함으로써 더 이상 String 객체를 참조하지 않도록 할 수도 있다.
String hobby = "여행";
hobby = null;그렇다면 참조를 잃은 String 객체는 JVM에서 자동으로 참조되지 않은 객체를 쓰레기 객체로 취급하고 쓰레기 수집기를 구동시켜 메모리에서 자동 제거한다.
