Chapter01

1. 수업 개요 및 평가 방법

이 수업은 자바 프로그래밍을 다룬다. 주교재는 H. M. Deitel과 P. J. Deitel이 저술한 JAVA - How to Program이다. 수업의 목표는 객체 지향 프로그래밍 개념 파악, Java 언어 문법 숙지, 그리고 Java를 이용한 문제 해결(PS, Problem Solving) 능력을 향상시키는 것이다.

평가는 상대 평가 권장과목으로 A 등급은 40% 미만으로 부여된다. 평가는 실습 위주로 진행되며 구체적인 배점은 다음과 같다.

• 실습 과제 제출 (20%): 강의 후 실습 결과를 채점한다.
• 중간 고사 (25%): 이론 및 실기시험으로 2~3시간 진행한다.
• 기말 고사 (30%): 이론 및 실기시험으로 2~3시간 진행한다.
• 프로젝트 (15%): 3~4명이 팀을 이루어 텀 프로젝트를 수행한다.
• 퀴즈 (10%): 매시간 수업 시작 전에 시험을 치른다.

실습은 문제 풀이 방식으로 이루어지며 수업시간에 배운 내용 익히기(70%)와 응용 문제 풀이(30%)로 구성된다.

2. Java 소개

Java는 세계에서 가장 널리 사용되는 컴퓨터 프로그래밍 언어이다. 이는 인터넷 기반 애플리케이션 및 네트워크 통신 장치 소프트웨어 구현을 위한 선택 언어가 되었다. Oracle에 따르면 엔터프라이즈 데스크톱의 97%, 30억 개의 장치, 모든 Blu-ray 플레이어가 Java를 실행한다.

Java Editions는 다음과 같이 구분된다.

• Java SE (Standard Edition): 크로스 플랫폼, 범용 애플리케이션 개발에 사용된다.
• Java EE (Enterprise Edition): 대규모 분산 네트워킹 애플리케이션 및 웹 기반 애플리케이션 개발을 위한 것이다.
• Java ME (Micro Edition): 메모리가 제한된 소형 장치(예: 스마트폰, 셋톱박스 등)를 위한 것이다.

3. 컴퓨터 하드웨어와 소프트웨어

컴퓨터는 인간보다 훨씬 빠르게 계산을 수행하고 논리적 결정을 내릴 수 있는 장치이다. 컴퓨터는 키보드, 화면, 디스크, 메모리, processing units 등과 같은 하드웨어 장치들로 구성된다. 컴퓨터에서 실행되는 프로그램을 소프트웨어라고 한다.

Moore's Law는 매년 또는 2년마다 컴퓨터의 용량이 가격 인상 없이 약 두 배로 증가한다는 관찰이다.

데이터 계층 구조(Data Hierarchy)는 비트(Bits)에서 시작하여 문자(Characters), 필드(Fields), 레코드(Records), 파일(File) 등으로 구조가 커지고 복잡해진다.

4. 컴퓨터 구조 및 프로그래밍 언어

컴퓨터의 논리적 장치는 Input unit, Output unit, Memory unit, Central processing unit (CPU), Secondary storage unit으로 구성된다.

프로그래밍 언어는 크게 세 가지 유형으로 나뉜다.

• Machine languages: 컴퓨터가 직접 이해할 수 있는 언어로, 하드웨어 설계에 의해 정의된다. 일반적으로 숫자의 나열(1과 0)로 구성되며 기계 종속적(Machine dependent)이다.
• Assembly languages: 기계어의 기본 연산을 영어 약어로 표현한 것이다. Assembler라는 번역 프로그램이 필요하다.
• High-level languages: 단일 문장으로 실질적인 작업을 수행할 수 있다. Compiler가 이를 기계어로 변환하거나 Interpreter가 직접 실행한다.

5. 객체 기술 (Object Technology)

객체(Objects), 정확히는 객체가 생성되는 클래스(Classes)는 재사용 가능한 소프트웨어 구성 요소이다. 명사(Noun)는 속성(attributes)과 행동(behaviors)을 가진 소프트웨어 객체로 표현될 수 있다.

자동차를 예로 들면, 엔지니어링 도면이 Class에 해당하고 실제 자동차가 Object에 해당한다. 가속 페달은 자동차를 더 빠르게 만드는 복잡한 메커니즘을 운전자로부터 숨기는데, 이는 Method가 복잡한 프로그램 문장을 사용자로부터 숨기는 것과 유사하다. Java에서는 Class라는 프로그램 단위를 생성하여 메소드들을 포함시킨다.

주요 개념은 다음과 같다.

• Reuse: 기존 클래스를 재사용하여 시간과 노력을 절약하고 시스템의 신뢰성을 높인다.
• Messages and Methods Calls: 객체에 메시지를 보내는 것은 해당 객체의 메소드를 호출하여 작업을 수행하게 하는 것이다.
• Attributes and Instance Variables: 각 객체는 자신의 속성(예: 연료량)을 유지 관리하며 이를 Instance Variable이라고 한다.
• Encapsulation: 클래스는 속성과 메소드를 객체 내에 캡슐화하며, 구현 세부 사항을 숨긴다(Information hiding).
• Inheritance: 새로운 클래스가 기존 클래스의 특성을 흡수하고 고유한 특성을 추가하여 생성되는 것이다.

OOAD(Object-Oriented Analysis and Design)는 시스템 요구사항을 분석하고 설계를 개발하는 과정이며, UML(Unified Modeling Language)은 이를 모델링하기 위한 그래픽 체계이다.

6. 운영체제 및 Java의 역사

운영체제(Operating Systems)는 컴퓨터 사용을 편리하게 하고 애플리케이션이 안전하고 효율적으로 실행되도록 하는 소프트웨어이다. 핵심 구성 요소를 Kernel이라고 한다.

프로그래밍 언어의 역사를 보면 C는 1972년 Dennis Ritchie가 개발했으며 UNIX 운영체제 개발 언어로 알려졌다. C++는 1980년대 초 Bjarne Stroustrup이 C를 확장하여 개발했으며 객체 지향 기능을 제공한다.

Java는 1991년 Sun Microsystems의 James Gosling에 의해 C++ 기반으로 시작되었다. 1993년 웹의 폭발적인 인기와 함께 동적 콘텐츠를 추가할 수 있는 잠재력을 인정받았다. Sun Microsystems는 2009년 Oracle에 인수되었다. Java Class Libraries는 Java APIs라고도 불리며 기존 클래스와 메소드의 풍부한 컬렉션이다.

7. Java 개발 환경

일반적인 Java 프로그램은 5단계를 거친다.

1. Edit: 편집기(Editor)를 사용하여 소스 코드(.java 파일)를 작성하고 수정한다. IDE(Integrated Development Environments)는 편집기, 디버거 등을 제공하여 개발을 지원한다(예: Eclipse, NetBeans).

2. Compile: javac 컴파일러를 사용하여 소스 코드를 바이트코드(.class 파일)로 변환한다.

3. Load: Class Loader가 디스크나 네트워크에서 .class 파일을 읽어 메모리(Primary Memory)로 전송한다.

4. Verify: Bytecode verifier가 바이트코드를 검사하여 자바의 보안 제한 사항을 위반하지 않는지 확인한다.
5. Execute: JVM(Java Virtual Machine)이 바이트코드를 실행한다. JVM은 해석(Interpretation)과 JIT(Just-In-Time) 컴파일을 혼합하여 실행하며, 기반 하드웨어와 운영체제를 숨기는 가상 머신 역할을 한다.