2. 기본형과 참조형 - 기본형vs참조형1(시작) / 기본형vs참조형2(변수 대입) / 기본형vs참조형3(메서드 호출) / 참조형과 메서드 호출(활용) / 변수와 초기화 / null / NullPointerException / 문제와 풀이

2-1. 기본형 vs 참조형1 - 시작

변수의 데이터 타입

기본형(Primitive Type):
- int, long, double, boolean 처럼 변수에 사용할 값을 직접 넣을 수 있는 데이터 타입
- 기본형은 숫자 10, 20과 같이 실제 사용하는 값을 변수에 담고, 해당 값을 바로 사용할 수 있다.
- 기본형을 제외한 나머지는 모두 참조형이다.
- 기본형은 소문자로 시작.
참조형(Reference Type):
- Student student1, int[ ] students 와 같이 데이터에 접근하기 위한 참조(주소)를 저장하는 데이터 타입
- 참조형은 실제 객체의 위치(참조, 주소)를 저장한다. 객체와 배열이 있다.
  - 객체는 . (dot)을 통해서 메모리 상에 생성된 객체를 찾아 사용한다.
  - 배열은 [ ]를 통해서 메모리 상에 생성된 배열을 찾아 사용한다.
- 클래스는 대문자로 시작한다. => 모두 참조형
- String은 사실 클래스이면서, 참조형이다. 그런데 기본형처럼 문자값을 바로 대입 가능하다. => 뒤에서 추가 설명

기본형 vs 참조형 - 계산

기본형은 들어있는 값 그대로 계산이 가능한 반면,
참조형은 들어있는 참조값을 그대로 사용할 수 없다. 주소지에 가야 실체가 있다. .을 통해 객체의 멤버 변수에 접근하면 연산이 가능하다.

// 기본형
int a = 10, b = 20;
int sum = a + b;

// 참조형
Student s1 = new Student();
Student s2 = new Student();
s1 + s2 // 오류 발생

// 참조형 객체의 멤버 변수
Student s1 = new Student();
s1.grade = 100;
Student s2 = new Student();
s2.grade = 90;
int sum = s1.grade + s2.grade; //연산 가능

2-2. 기본형 vs 참조형2 - 변수 대입

자바는 항상 변수의 값을 복사해서 대입한다. (기본형, 참조형 모두)

기본형 대입

int a = 10;
int b = a;

a와 b는 서로 다르다.

참조형 대입

Student s1 = new Student(); // x001
Student s2 = s1; // x001 참조값을 복사해서 대입

s1과 s2는 같다.

VarChange1.java (기본형과 변수 대입)

package ref;

public class Varchange1 {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = a;
        System.out.println("a = " + a);
        System.out.println("b = " + b);

        // a 변경
        a = 20;
        System.out.println("변경 a = 20");
        System.out.println("a = " + a);
        System.out.println("b = " + b);

        // b 변경
        b = 30;
        System.out.println("변경 b = 30");
        System.out.println("a = " + a);
        System.out.println("b = " + b);
    }
}

Data.java (클래스)

package ref;

public class Data {
    int value;
}

VarChange2.java (참조형과 변수 대입)

package ref;

public class VarChange2 {
    public static void main(String[] args) {
        Data dataA = new Data();
        dataA.value = 10;
        Data dataB = dataA;

        System.out.println("dataA 참조값=" + dataA);
        System.out.println("dataB 참조값=" + dataB);
        System.out.println("dataA.value = " + dataA.value);
        System.out.println("dataB.value = " + dataB.value);

        // dataA 변경
        dataA.value = 20;
        System.out.println("변경 dataA.value = 20");
        System.out.println("dataA.value = " + dataA.value);
        System.out.println("dataB.value = " + dataB.value);

        // dataB 변경
        dataB.value = 30;
        System.out.println("변경 dataB.value = 30");
        System.out.println("dataA.value = " + dataA.value);
        System.out.println("dataB.value = " + dataB.value);
    }
}

현재 메모리 상 Data의 인스턴스는 한 개이고,
dataA와 dataB가 한개에 대한 동일한 참조값을 가지고 있다.
두 변수는 같은 객체 인스턴스를 참조한다.

2-3. 기본형 vs 참조형3 - 메서드 호출

메서드를 호출할 때 사용하는 매개변수(파라미터)도 결국 변수일 뿐이다.

따라서 메서드를 호출할 때 매개변수에 값을 전달하는 것도 앞서 설명한 내용과 같이 값을 복사해서 전달한다.

MethodChange1.java (기본형과 메서드 호출)

package ref;

public class MethodChange1 {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        System.out.println("메서드 호출 전: a = " + a);
        changePrimitive(a);
        System.out.println("메서드 호출 후: a = " + a);
    }

    static void changePrimitive(int x) {
        x = 20;
    }
}

실행 결과를 미리 예측해보자

MethodChange2.java (참조형과 메서드 호출)

package ref;

public class MethodChange2 {
    public static void main(String[] args) {
        Data dataA = new Data();
        dataA.value = 10;
        System.out.println("메서드 호출 전: dataA.value = " + dataA.value);
        changeReference(dataA); // 참조값을 넘긴다.
        System.out.println("메서드 호출 후: dataA.value = " + dataA.value);
    }

    static void changeReference(Data dataX) {
        dataX.value = 20;
    }
}

실행 결과를 미리 예측해보자

기본형과 참조형의 메서드 호출

자바에서 메서드의 매개변수(파라미터)는 항상 값에 의해 전달됨.

이 값이 실제 값이냐, 참조(메모리 주소)값이냐에 따라 동작이 다름

기본형: 메서드로 기본형 데이터를 전달하면, 해당 값이 복사되어 전달된다.
메서드 내부 매개변수(파라미터) 값을 변경해도, 호출자의 변수 값에는 영향이 없다.
참조형: 메서드로 참조형 데이터를 전달하면, 참조값이 복사되어 전달된다.
메서드 내부 매개변수(파라미터)로 전달된 객체의 멤버 변수를 변경하면, 호출자의 객체도 변경된다.

2-4. 참조형 메서드 호출 - 활용

이전 객체의 멤버변수에 값을 하나하나 대입했던 중복 부분을 메서드를 통해 줄일 수 있다.

Student.java (클래스)

package ref;

public class Student {
    String name;
    int age;
    int grade;
}

Method1.java (메서드에 객체 전달)

package ref;

public class Method1 {
    public static void main(String[] args) {
        Student student1 = new Student();
        initStudent(student1, "학생1", 15, 90);
        
        Student student2 = new Student();
        initStudent(student2, "학생2", 16, 80);

        printStudent(student1);
        printStudent(student2);
    }

    static void initStudent(Student student, String name, int age, int grade) {
        student.name = name;
        student.age = age;
        student.grade = grade;
    }

    static void printStudent(Student student1) {
        System.out.println("이름:" + student1.name + " 나이:" + student1.age + " 성적:" + student1.grade);
    }
}

위 코드에서 일부 중복이 있다.

Student student1 = new Student();
initStudent(student1, "학생1", 15, 90);
Student student2 = new Student();
initStudent(student2, "학생2", 16, 80);

Method2.java (메서드에서 객체 반환)

package ref;

public class Method2 {
    public static void main(String[] args) {
        Student student1 = createStudent("학생1", 15, 90);
        Student student2 = createStudent("학생2", 16, 80);

        printStudent(student1);
        printStudent(student2);
    }

    static Student createStudent(String name, int age, int grade) {
        Student student = new Student(); // 객체 생성
        student.name = name;
        student.age = age;
        student.grade = grade;
        return student; // 객체 반환
    }

    static void printStudent(Student student1) {
        System.out.println("이름:" + student1.name + " 나이:" + student1.age + " 성적:" + student1.grade);
    }
}

2-5. 변수와 초기화

변수의 종류

멤버 변수(필드): 클래스에 선언
지역 변수: 메서드에 선언, 매개변수도 지역 변수의 한 종류

멤버 변수, 필드 예시

public class Student {
   String name;
   int age;
   int grade;
} // name, age, grade는 멤버 변수

지역 변수 예시

public class ClassStart3 {
    public static void main(String[] args) {
        Student student1;
        student1 = new Student();
        Student student2 = new Student();
    }
} // student1, student2는 지역 변수

public class MethodChange1 {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        System.out.println("메서드 호출 전: a = " + a);
        changePrimitive(a);
        System.out.println("메서드 호출 후: a = " + a);
    }
    public static void changePrimitive(int x) {
        x = 20;
    }
} // a, x(매개변수)는 지역 변수

변수의 값 초기화

멤버 변수: 자동 초기화 => 인스턴스의 멤버 변수는 인스턴스를 생성할 때 자동으로 초기화된다.
- 숫자( int ) = 0 , boolean = false , 참조형 = null ( null 값은 참조할 대상이 없다는 뜻으로 사용 된다.)
- 개발자가 초기값을 직접 지정할 수 있다.
지역 변수: 수동 초기화 => 지역 변수는 항상 직접 초기화해야 한다.

InitData.java (클래스)

package ref;

public class InitData {
    int value1; // 초기화 하지 않음
    int value2 = 10; // 10으로 초기화
}

InitMain.java (멤버 변수의 초기화)

package ref;

public class InitMain {
    public static void main(String[] args) {
        InitData data = new InitData();
        System.out.println("value1 = " + data.value1);
        System.out.println("value2 = " + data.value2);
    }
}

2-6. null

null은 값이 존재하지 않는, 없다는 뜻

택배 보낼 제품은 없지만, 보낼 주소지(참조형 변수)가 결정되지 않았을 때 => null

NullMain1.java (null 값 할당)

package ref;

public class NullMain1 {
    public static void main(String[] args) {
        Data data = null;
        System.out.println("1. data = " + data);
        data = new Data();
        System.out.println("2. data = " + data);
        data = null;
        System.out.println("3. data = " + data);
    }
}

Data 타입을 받을 수 있는 참조형 변수 data에 null 값을 할당 후, 새로운 Data 객체를 생성해 참조값을 data 변수에 할당

참조형 변수 data에 다시 null 값을 할당해 data 변수는 앞서 만든 Data 인스턴스를 참조하지 않는다.

이때, x001 인스턴스를 참조하는 변수가 없어, 이 인스턴스는 사용되지 않고 메모리 용량만 차지한다.
C와 같은 과거 프로그래밍 언어는 개발자가 직접 명령어로 인스턴스를 메모리에서 제거해야 한다.
인스턴스 삭제를 누락하면 메모리에 사용하지 않는 객체가 가득해져서 메모리 부족 오류가 발생한다.
자바는 이런 과정을 자동으로 처리해준다.
아무도 참조하지 않는 인스턴스가 있으면 JVM의 GC(가비지 컬렉션)가 해당 인스턴스를 더이상 사용하지 않는다고 판단해 자동으로 메모리에서 제거한다. => 자바의 장점

객체는 해당 객체를 참조하는 곳이 있으면, JVM이 종료할 때 까지 계속 생존
중간에 해당 객체를 참조하는 곳이 모두 사라지면,
그때 JVM은 필요 없는 객체로 판단다고 GC(가비지 컬렉션)를 사용해서 제거
=> 필요 없는 객체가 어느정도 모이면 GC가 한번에 제거

2-7. NullPointerException

주소지 없이 택배를 발송하면 어떤 문제가 발생할가?

참조값 없이 객체를 찾아가면 어떤 문제가 발생할까?

NullPointerException이라는 예외 발생 => null을 가리킬때(Pointer), 발생하는 예외(Exception)

주소가 없는 곳을 찾아갈 때 발생하는 예외

객체를 참조할 때는 . (dot)을 사용

NullPointerException 은 이처럼 null 에 . (dot)을 찍었을 때 발생

NullMain2.java

package ref;

public class NullMain2 {
    public static void main(String[] args) {
        Data data = null;
        data.value = 10; // null.value => NullPointerException 예외 발생
        System.out.println("data = " + data.value);
    }
}

NullMain3.java (멤버 변수와 null)

package ref;

public class NullMain3 {
    public static void main(String[] args) {
        BigData bigData = new BigData();
        System.out.println("bigData.count=" + bigData.count); // 숫자는 초기값이 0 이다.
        System.out.println("bigData.data=" + bigData.data); // 참조형은 초기값이 null 이다.

        // NullPointeerException
        System.out.println("bigData.data.value=" + bigData.data.value); // bigData.null.value
    }
}

NullMain4.java (멤버 변수의 null 해결)

package ref;

public class NullMain4 {
    public static void main(String[] args) {
        BigData bigData = new BigData();
        bigData.data = new Data();
        System.out.println("bigData.count=" + bigData.count); // 숫자는 초기값이 0 이다.
        System.out.println("bigData.data=" + bigData.data);

        System.out.println("bigData.data.value=" + bigData.data.value);
    }
}

2-8. 문제와 풀이

ProductOrder.java (클래스)

package ref.ex;

public class ProductOrder {
    String productName;
    int price;
    int quantity;
}

ProductOrder.java

package ref.ex;

public class ProductOrderMain2 {
    public static void main(String[] args) {
        ProductOrder[] orders = new ProductOrder[3];
        orders[0] = createOrder("두부", 2000, 2);
        orders[1] = createOrder("김치", 5000, 1);
        orders[2] = createOrder("콜라", 1500, 2);

        printOrders(orders);
        System.out.println("총 결제 금액: "+getTotalAmount(orders));
    }

    static ProductOrder createOrder(String productName, int price, int quantity) {
        ProductOrder productOrder = new ProductOrder();
        productOrder.productName = productName;
        productOrder.price = price;
        productOrder.quantity = quantity;
        return productOrder;
    }

    static void printOrders(ProductOrder[] orders) {
        for (ProductOrder order : orders) {
            System.out.println("상품명: " + order.productName + ", 가격: " + order.price + ", 수량: " + order.quantity);
        }
    }

    static int getTotalAmount(ProductOrder[] orders) {
        int amount = 0;
        for (ProductOrder order : orders) {
            amount += order.price * order.quantity;
        }
        return amount;
    }
}

ProductOrderMain3.java (Scanner로 입력받기)

package ref.ex;

import java.util.Scanner;

public class ProductOrderMain3 {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.print("입력할 주문의 개수를 입력하세요: ");
        int count = scanner.nextInt();
        scanner.nextLine(); // \n처리

        ProductOrder[] orders = new ProductOrder[count];

        for (int i = 0; i < count; i++) {
            System.out.println((i+1)+"번째 주문 정보를 입력하세요.");

            System.out.print("상품명: ");
            String productName = scanner.nextLine();

            System.out.print("가격: ");
            int price = scanner.nextInt();

            System.out.print("수량: ");
            int quantity = scanner.nextInt();
            scanner.nextLine(); // \n처리

            orders[i] = createOrder(productName, price, quantity);
        }

        printOrders(orders);
        System.out.println("총 결제 금액: "+getTotalAmount(orders));
    }

    static ProductOrder createOrder(String productName, int price, int quantity) {
        ProductOrder productOrder = new ProductOrder();
        productOrder.productName = productName;
        productOrder.price = price;
        productOrder.quantity = quantity;
        return productOrder;
    }

    static void printOrders(ProductOrder[] orders) {
        for (ProductOrder order : orders) {
            System.out.println("상품명: " + order.productName + ", 가격: " + order.price + ", 수량: " + order.quantity);
        }
    }

    static int getTotalAmount(ProductOrder[] orders) {
        int amount = 0;
        for (ProductOrder order : orders) {
            amount += order.price * order.quantity;
        }
        return amount;
    }
}

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2-1. 기본형 vs 참조형1 - 시작

2-2. 기본형 vs 참조형2 - 변수 대입

VarChange1.java (기본형과 변수 대입)

Data.java (클래스)

VarChange2.java (참조형과 변수 대입)

2-3. 기본형 vs 참조형3 - 메서드 호출

MethodChange1.java (기본형과 메서드 호출)

MethodChange2.java (참조형과 메서드 호출)

2-4. 참조형 메서드 호출 - 활용

Student.java (클래스)

Method1.java (메서드에 객체 전달)

Method2.java (메서드에서 객체 반환)

2-5. 변수와 초기화

InitData.java (클래스)

InitMain.java (멤버 변수의 초기화)

2-6. null

NullMain1.java (null 값 할당)

2-7. NullPointerException

NullMain2.java

NullMain3.java (멤버 변수와 null)

NullMain4.java (멤버 변수의 null 해결)

2-8. 문제와 풀이

ProductOrder.java (클래스)

ProductOrder.java

ProductOrderMain3.java (Scanner로 입력받기)

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2-1. 기본형 vs 참조형1 - 시작

2-2. 기본형 vs 참조형2 - 변수 대입

VarChange1.java (기본형과 변수 대입)

Data.java (클래스)

VarChange2.java (참조형과 변수 대입)

2-3. 기본형 vs 참조형3 - 메서드 호출

MethodChange1.java (기본형과 메서드 호출)

MethodChange2.java (참조형과 메서드 호출)

2-4. 참조형 메서드 호출 - 활용

Student.java (클래스)

Method1.java (메서드에 객체 전달)

Method2.java (메서드에서 객체 반환)

2-5. 변수와 초기화

InitData.java (클래스)

InitMain.java (멤버 변수의 초기화)

2-6. null

NullMain1.java (null 값 할당)

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NullMain3.java (멤버 변수와 null)

NullMain4.java (멤버 변수의 null 해결)

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ProductOrder.java

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