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interview - java

Posted Oct 1, 2023 Updated Feb 21, 2024
By GangEun
20 min read
Java 특징
  • 객체지향 프로그래밍 언어
  • 기본 자료형을 제외한 모든 요소가 객체로 표현
  • JVM에서 동작하기 때문에 운영체제에 독립적
  • GC를 통한 자동 메모리 관리
  • 다중 상속이나 타입에 엄격하며, 제약이 많음
클래스,겍채,인스턴스 차이
  • 클래스는 객체를 구현하기 위한 코드로 이루어진 설계도
  • 클래스를 이용해서 구현할 대상이 객체, 클래스를 토대로 메모리 상에 할당된 것이 인스턴스
객체지향 프로그래밍(OOP)이란?

Object를 기준으로 코드를 나누어 구현하는 프로그래밍(Java는 구분 단위가 class)

  • 장점: 재사용성이 좋고, 협업하기가 좋다 (캡슐화, 추상화 때문에 쓰기 좋음)

  • 캡슐화: 비슷한 역할을 하는 속성과 메소드들을 하나의 클래스로 모은 것
  • 추상화: 어떤 실체로부터 공통적인 부분이나 관심있는 특성들만 한곳에 모은 것
    ex) 어떤 하위 클래스들에 존재하는 공통적인 메서드를 인터페이스로 정의하는 것
  • 상속: 클래스를 재사용하는 것, 상속이 있기 때문에 코드를 재활용 할 수 있고 그렇기 때문에 생산성이 높고 유지보수하기 좋음
  • 다형성: 하나의 변수나 메서드가 여러가지 형태를 가질 수 있는 성질. 코드의 유연성을 높이고, 가독성 향상
SOLID 원칙
  • 단일 책임 원칙(Single Responsibility Principle)
    • 하나의 클래스는 하나의 책임만 가져야 한다.
    • 클래스가 변경되는 이유는 하나여야만 한다.
  • 개방/폐쇄 원칙(Open/Closed Principle)
    • 기존의 코드를 변경하지 않으며 새로운 기능을 추가할 수 있도록 설계해야 한다.
    • 확장에는 열려있어야 하고, 변경에는 닫혀 있어야 한다.
  • 리스코프 치환 원칙(Liskov Substitution Principle)
    • 자식 클래스는 부모 클래스의 기능을 무시하지 않으며 확장할 수 있어야 한다.
    • 자식 클래스가 부모클래스로 대체되도 기능이 보장되어야 한다.
  • 인터페이스 분리 원칙(Interface Segregation Principle)
    • 클라이언트는 자신이 사용하는 메서드에만 의존해야 한다.
    • 인터페이스를 세분화하여 필요한 메서드만 사용해야 한다.
    • 한 클래스는 자신이 사용하지 않는 인터페이스는 구현하지 않아야 한다.
  • 의존 역전 원칙(Dependency Inversion Principle)
    • 고수준 모듈은 저수준 모듈의 구현에 의존해서는 안된다.
    • 추상화된 인터페이스나 클래스에 의존해야 한다.
    • 저수준 모듈이 변경되어도 고수준 모듈은 변경이 필요없는 형태가 이상적이다.
    • 시스템의 결합도를 낮추고 유연성을 높일 수 있다.
오버로딩과 오버라이딩의 차이
  • 오버라이딩 :
    • 부모 클래스에게 상속받은 메서드를 자식클래스에서 재정의 하는 것
  • 오버로딩 :
    • 한 클래스내에 이름이 같은 여러개의 메서드를 재정의 하는 것
    • 매개변수의 타입이나, 갯수가 달라야한다.
JVM의 구조

jvm.png

  • JVM은 크게 Class Loader, Execution Engine, Garbage Collector, Runtime Data Area 로 구성

Class Loader

  • .class 파일들을 Runtime Data Area에 적재하는 역할을 한다.

Execution Engine

  • Runtime Data Area에 적재된 .class파일들을 기계어로 변경해 명령어 단위로 실행 하는 역할
  • 명령어 실행 방법은 Interpreter, JIT(Just-In-Time)컴파일러 두가지 방법이 있다.
    • Interpreter: 바이트 코드를 읽어서 기계 코드로 변환하고 순차적으로 실행을 한다(동일한 작업일경우 비효율적).
    • JIT: 바이트 코드의 유사한 부분을 동시에 컴파일 해버린다. 실행 시점에 인터프리터 방식으로 기계어 코드를 생성 하면서
      그것을 따로 캐싱을 하고 나중에 동일한 부분이 호출되면 캐싱해둔 코드를 불러다가 사용하는 방식이기에 인터프리터 방식보다 빠르다.

Runtime Data Areas

  • 자바 프로그램을 실행할 때 사용되는 데이터들을 저장하는 영역
  • Stack Area: 지역 변수, 파라미터 등이 생성되는 영역. 실제 객체는 Heap에 할당되고 해당 레퍼런스만 Stack에 저장
  • Heap Area: 동적으로 생성된 오브젝트와 배열이 저장되는 곳으로 GC의 대상 영역
  • Method Area: 클래스 멤버 변수, 메소드 정보, Type 정보, Constant Pool, static, final 변수 등이 생성됩니다. 상수 풀(Constant Pool)은 모든 Symbolic Reference를 포함
  • PC Register: Thread별로 동시에 실행하는 환경이 보장되어야 하는데, 쓰레드가 실행되는 주소와 명령을 저장하고 있는 영역이다.
  • Native Method Stack: 다른 프로그래밍 언어로 작성된 메서드들을 Native Method라고 한다. 즉, Java로 작성되지 않은 메서드를 다루는 영역
Java 실행방식
  • 자바 컴파일러(javac)가 자바 소스코드(.java)를 읽어 자바 바이트코드(.class)로 변환
  • Class Loader를 통해 class 파일들을 JVM으로 로딩
  • 로딩된 class파일들은 Execution engine을 통해 해석
  • 해석된 바이트코드는 Runtime Data Area에 배치되어 실질적인 수행이 이뤄짐
GC가 무엇인지, 필요한 이유는 무엇인지, 동작 방식 설명
  • GC는 힙 영역에서 사용하지 않는 객체들을 제거하는 작업을 총칭
  • 객체룰 제거하는 작업이 필요한 이유는 Java는 개발자가 메모리를 직접 해제해줄 수 없기때문
  • GC를 수행할 때는 GC를 수행하는 스레드 이외의 스레드는 모두 정지(Stop-the-world)
  • GC는 Minor GC, Major GC로 구분할 수 있다

Minor GC

  • young 영역에서 일어난다.
  • Eden 영역이 가득 참에서 부터 시작된다.
  • Eden 영역에서 참조가 남아있는 객체를 mark하고 survivor 영역으로 복사한다.
  • Eden 영역을 비운다.
  • Survivor 영역도 가득차면 같은 방식으로 다른 Survivor 영역에 복사하고 비운다.
  • 이를 반복하다 보면 계속 해서 살아남는 객체는 old 영역으로 이동하게 된다.

Major GC

  • old 영역에서 일어난다.
  • minor와 반대로 삭제되어야 할 객체를 mark하고 지운다(sweep).
  • 메모리는 단편화 된 상태이므로 이를 한 군데에 모아준다.
  • 이것이 중요한 이유는 GC 수행시 시스템이 멈추기 때문에 의도치 않은 장애의 원인이 될 수 있기 때문이다.
  • 힙 영역을 조정하는 것을 GC 튜닝이라 하고, JVM 메모리는 절대 마음대로 조정해선 안된다.
컬렉션이란?

collection-structor.png

  • List,Set,Map등 여러 자료구조를 묶어 하나로 그룹화한 객체를 말한다.
  • 컬렉션 클래스들이 데이터를 다룰 때 기본형은 사용할 수 없다.
제네릭이란?
  • 클래스 내부에서 사용할 데이터 타입을 인스턴스를 생성할 때 확정하는 것
  • 컴파일 과정에서 타입체크를 해주기 때문에 타입 안정성을 높이고 형변환의 번거로움을 줄여준다.
애노테이션이란?
  • 인터페이스를 기반으로 한 문법으로 주석처럼 코드에 달아 클래스에 특별한 의미를 부여하거나 기능을 주입할 수 있습니다.
  • built-in annotation은 상속받아서 메소드를 오버라이드 할 때 나타나는 @Override 애노테이션이 그 대표적인 예
  • 메타 애너테이션은 애노테이션을 선언할 때 사용하는 애노테이션입니다. • @Retention: 애노테이션 유지 범위를 지정합니다. (소스, 클래스, 런타임) • @Inherit: 애노테이션을 하위 클래스까지 전달여부를 지정합니다. 이 애노테이션이 있으면 하위 클래스까지 상속이 가능합니다. • @Target: 해당 애노테이션을 어디에 사용할 지 결정합니다. (타입, 필드, 메서드, 파라미터, 생성자, 로컬변수, 애노테이션 타입)
인터페이스 추상클래스 차이점
  • 추상클래스
    • 객체의 추상적인 상위 개념으로 공통된 개념을 표현할 때 사용
    • 단일 상속만 가능
    • 추상클래스를 상속하는 집합간에는 연관관계가 있음
  • 인터페이스
    • 구현 객체가 같은 동작을 한다는 것을 보장하기 위해 사용
    • 다중 상속이 가능
    • 인터페이스를 구현하는 집합간에는 관계가 없을 수 있음
클래스는 무엇이고 객체는 무엇인가?
  • 클래스: 객체를 정의하는 틀 또는 설계도와 같은 의미
  • 객체
    • 식별 가능한 개체 또는 사물.
    • 구별 가능한 식별자, 특징적인 행동, 변경 가능한 상태를 가짐
    • 인스턴스들을 통칭하는 용도로 사용
정적(static)이란 무엇인가?
  • static은 클래스 멤버라고 하며, 클래스 로더가 클래스를 로딩해서 메소드 메모리 영역에 적재할 때 클래스별로 관리됨
  • static 키워드를 통해 생성된 정적멤버들은 Permanent(1.7까지) 또는 heap영역(1.8 이후)에 저장
  • 저장된 메모리는 모든 객체가 공유하며 하나의 멤버를 어디서든지 참조할 수 있음
  • 그러나, 1.7 버전까지는 GC의 관리 영역 밖에 존재하기 때문에 프로그램 종료시까지 메모리가 할당된 채로 존재
  • 너무 남발하게 되면 시스템 성능에 악영향을 줄 수 있음
  • 단 1.8 이후부터는 static Object가 heap영역으로 바뀌면서 참조를 잃은 경우 GC의 대상이 될 수 있음
String, StringBuilder, StringBuffer 차이 설명
  • String은 불변 객체이며, 스레드 안전을 보장하고, 문자열 수정 작업이 자주 발생시 성능 저하 발생
  • StringBuilder, StringBuffer는 가변 타입이다. 문자열을 수정하는 작업에 효율적이다.
  • StringBuilder는 Thread-safe 하지 않다.
  • StringBuffer는 내부적으로 synchronized 키워드를 사용하여 Thread-safe 하다.
Error와 Exception 차이
  • Error:
    • 시스템 수준에서 발생하는 예외 상황
    • 개발자가 예측하기 어렵고, 처리방법을 코드에 명시 불가능
    • 시스템이 종료됨
  • Exception:
    • 개발자가 예상할 수 있는 예외 상황
    • 처리 방법을 코드에 명시 가능
Checked Exception과 Unchecked Exception 차이
  • Checked Exception
    • 컴파일시점에 확인가능한 예외로 예측이 가능하다
    • 반드시 예외처리를 해야한다
    • 트랜잭션 롤백이 일어나지 않는다.
  • Unchecked Exception
    • 런타임시점에 확인가능한 예외로 예측할 수 없다.
    • 트랜잭션이 롤백된다.
강한 결합 vs 느슨한 결합
  • 강한 결합:
    • 두 객체 간에 서로 깊게 의존하는 것
    • 즉, 한 객체가 다른 객체의 내부 상태나 구현 방법에 직접적으로 의존하는 경우
    • 코드 변경이 어렵고, 유지보수성이 떨어지고, 테스트 수행도 어렵다.
  • 느슨한 결합:
    • 두 객체 간에 의존성이 낮은 것
    • 한 객체가 다른 객체에 직접적인 정보를 가지지 않고, 인터페이스나 추상클래스 등을 통해 간접 의존하는 경우
Call By Value & Call By Reference
  • Call By Value:
    • 메서드 호출시 인자로 전달되는 값의 복사본이 전달
    • 메서드 내부에서 인자값이 변경되어도 원본에는 영향 없음
    • 기본 데이터 타입인 경우 적용
  • Call By Reference:
    • 메서드 호출시 인자로 전달되는 객체의 주소값이 전달
    • 메서드 내부에서 인자 객체의 값을 변경하면 원본도 변경(동일한 주소를 참조하기 때문에)

자바는 Call By Reference 개념이 없다. 객체를 넘길때 인자값을 변경하면 실제 인자값도 변경되기 때문에 햇갈릴 수 있지만 이는 직접적인 참조를 넘긴 게 아닌, 주소 값을 복사하여 넘기기 때문이다.

직렬화 & 역직렬화
  • 직렬화:
    • 자바 시스템 내부에서 사용되는 객체 또는 데이터를 외부의 자바 시스템에서도 사용할 수 있도록 바이트 형태로 데이터를 변환하는 기술
    • 자바 기본타입, Serializable 인터페이스 상속받은 객체만 가능
  • 역직렬화:
    • 바이트로 변환된 데이터를 다시 객체로 변환하는 기술
리플렉션이란
  • 런타임 상황에서 메모리에 올라간 클래스나 메서드등의 정의를 동적으로 조작할 수 있는 기술
스트림이란
  • 스트림을 이용하면 선언형(데이터를 처리하는 임시 구현 코드 대신 질의로 표현하는 방법)으로 컬렉션 데이터 처리가 가능하다.
  • 멀티스레드 코드를 구현하지 않아도 데이터를 투명하게 병렬로 처리할 수 있다
  • 중간 연산 작업은 바로 실행되는 것이 아니라 종결 처리의 실행이 필요할 때서야 비로소 중간 처리가 실행된다
자바 버전별 특징
  • Java 8
    • Stream API 제공
    • Optional 제공
    • 람다식 제공
    • 시간관련 라이브러리 추가
  • Java 11
    • 기본 GC > G1 GC 변경
    • String 메서드 추가
  • Java 17
    • recode Class 키워드 사용 가능
    • Stream.toList() 사용가능

참고

tech-interview
기술면접 기술인터뷰
This post is written by PRO.
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