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JAVA

• JVM, JDK, JRE란 무엇인가?

  • JRE : 자바 실행 환경의 줄임말로 JVM에 자바 라이브러리와 기타 파일들이 결합된 자바를 실행하기 위한 프로그램이다.
  • JDK : 자바 개발 키트의 줄임말로 JRE에 컴파일러, 디버거 등 개발도구를 포함하는 프로그램이다.
  • JVM : 자바 가상 머신으로 애플리케이션을 클래스 로더를 통해 읽어 들여 API와 함께 실행시켜준다.
    • 구성
      • class loader
        • .java 소스를 자바 컴파일러가 컴파일하면 .class 파일인 바이트코드가 생성된다. 이렇게 생성된 클래스 파일들을 엮어서 JVM이 운영체제로부터 할당받은 메모리 영역인 Runtime Data Area로 적재하는 역할을 한다.
      • execution engine
        • 클래스 로더에 의해 메모리에 적재된 클래스(바이트 코드)들을 기계어로 변경해 명령어 단위로 실행하는 역할을 한다.
      • garbage collector
        • Heap 메모리 영역에 생성된 객체들 중에 참조되지 않는 객체들을 탐색 후 제거하는 역할을 한다. GC기 스헹되는 동안 GC를 수행하는 쓰레드가 아닌 다른 모든 쓰레드가 일시정지된다. 특히 Fulll GC가 일어나서 수 초간 모든 쓰레드가 정지한다면 장애로 이어지는 치명적인 문제가 생길 수 있다.
      • runtime data area
        • 각각의 스레드에서 동작하는 PC Register, JVM Stack, Native Method Stack으로 구성되어 있고 공유 스레드에서 동작하는 Heap과 Method Area가 있다.
    • 역할
      1. OS에 독립적으로 자바 애플리케이션을 실행 시켜 준다.
         • JVM 실행 과정
           1. 프로그램이 실행되면 JVM은 OS로부터 이 프로그램이 필요로 하는 메모리를 할당 받는다. JVM은 이 메모리를 용도에 따라 여러 영역으로 나누어 관리한다.
           2. 자바 컴파일러(javac)가 자바소스(.java)코드를 읽어 들여 자바 바이트코드(.class)로 변환시킨다.
           3. 이 변경된 Class 파일들을 Class Loader를 통해 JVM 메모리영역(Runtime Data Areas) 영역으로 로딩한다.
           4. 로딩된 class파일들은 Execution engine을 통해 해석된다.
           5. 해석된 바이트코드는 Runtime Data Areas에 배치되어 실질적인 수행이 이루어지게된다.이러한 실행과정속에서 JVM은 필요에 따라 Thread Synchronization과 GC같은 관리 작업을 수행한다.
      2. GC를 이용하여 메모리를 자동으로 관리해준다.
         • 가비지 컬렉터는 힙 메모리에서 더 이상 참조되지 않은 객체를 확인하여 자동으로 제거하여 메모리를 관리 해준다.
           • 참고 사항
             • 자바 메모리 영역(메소드 영역, 스택 영역, 힙 영역)

               • 메소드 영역 : 글로벌 데이터, static 데이터가 저장되는 영역

               • 스택 영역 : 기본형 데이터, 로컬 변수(참조형일 경우 주소값만 저장됨)가 저장되는 영역

                 스택 영역에 데이터는 메소드 실행 이후에는 삭제된다. 그러므로 참조형 데이터를 사용할 경우 메소드 종료 이후에 스택 영역에 주소값은 제거되지만 힙 영역에 데이터가 남아 있게 된다. 힙 영역에 더이상 참조되지 않는 데이터는 가비지 콜렉터에 의해 제거된다.

               • 힙 영역 : 참조형 데이터가 저장되는 영역

         • GC 동작 원리
           1. 힙 메모리 영역은 young generation(eden, survivor1, survivor2) , old generation, permanent generation 으로 나누어 진다.
           2. 데이터는 young generation(eden → survivor1 → survivor2) → old generation 순으로 데이터가 참조되는 기준으로 옮겨진다.
           3. young generation에서 발생하는 gc를 minor gc 라고 하고, old generation에서 발생하는 gc를 major gc로 부른다.
           4. minor gc는 메모리를 많이 차지하지 않고, major gc에서 메모리를 많이 차지하게 된다. 대부분의 gc를 튜닝하는 경우는 major gc에서 발생한다.

• 자바의 메모리 영역에 대해 설명하시오

  • Method Area : 클래스 멤버 변수의 이름, 데이터 타입, final class 변수
  • Heap Area(new,survive,old,perm,native → new,survive,old,metaspace) : new 키워드로 생성된 객체와 배열이 생성되는 영역, static 변수(jdk8 버전 이상), 상수화된 String Object(jdk8 버전 이상)
  • Stack Area : 지역 변수, 파라미터, 리턴 값, 연산에 사용되는 임시 값이 생성되는 영역
  • PC Register : 쓰레드가 생성될 때마다 생성되는 영역으로 쓰레드가 실행되는 부분의 주소와 명령을 저장하는 영역
  • Native method stack : 자바 외 언어로 작성된 네이티브 코드를 위한 메모리 영역이다. (보통 C/C++ 등의 코드를 수행하기 위한 스택)

• 가비지 컬렉터 작동 원리를 설명하시오

  • 힙 영역의 객체 중 참조하지 않는 객체(Garbage)를 찾아 낸다.
  • 찾아낸 Garbage 객체를 반환하여 메모리를 회수한다.
  • GC 대상이 되는 객체
    • 모든 객체 참조가 null 인 경우
    • 객체가 블럭 안에서 생성되고 블럭이 종료된 경우
    • 부모 객체가 null이 된 경우, 자식 객체는 자동적으로 GC 대상이 된다.
    • 객체가 weak 참조만 가지고 있을 경우
    • 객체가 Soft 참조이지만 메모리 부족이 발생한 경우
  • JDK 8 까지는 parallel GC가 기본이었다.
    • parallel GC는 멀티 쓰레딩 가능
  • JDK 9 이후에는 G1 GC가 기본이었다. (상세히 설명 필요)
    • G1 GC는 앞서 살펴본 GC와는 다른 방식으로 힙 메모리를 관리한다. 앞서 살펴보았던 Eden, Survivor, Old 영역이 존재하지만 고정된 크기로 고정된 위치에 존재하는 것이아니며, 전체 힙 메모리 영역을 Region 이라는 특정한 크기로 나눠서 각 Region의 상태에 따라 그 Region에 역할(Eden, Survivor, Old)이 동적으로 부여되는 상태이다.
    • GC의 대상 영역이 여러개의 region으로 나뉘어 있기 때문에 GC가 일어나면 전체 heap에 대해서 GC를 하지 않고 일부 region에서만 GC를 수행한다. → 전체 영역을 gc하지 않고 일부 영역에서만 수행하므로 stw가 더 짧아져 비용적인 측면에서 더 효율적이다. (대신 힙 사이즈가 더 필요하다)

SPRING

• 스프링부트 와 스프링의 차이를 설명하시오
  • 스프링부트 애플리케이션은 스프링 프레임워크에서 설정하였던 정보들을 간편하게 설정할 수 있도록 경량화되어 제공한 프레임워크이다.
  • 스프링부트 애플리케이션은 개발자가 개발에 집중할 수 있도록 스프링 프레임워크에서 작성하던 많은 설정(보일러플레이트)들을 패키징하여 간편하게 제공할 수 있도록 하였다.
  • 특징
    • @SpringBootApplication : @SpringBootConfiguration, @ComponentScan, @EnableAutoConfiguration 어노테이션을 축약하였다.
    • 스프링부트 스타터 : 스프링 프레임워크에서 사용하였던 다양한 플러그인은 서로 간의 의존성이 충돌되는 이슈가 빈번히 발생하였다. 그렇다 보니 플러그인을 버전 관리하는데 많은 노력이 필요하였다. 스프링 부트 에서는 스타터 플러그인을 사용하여 패키징된 플러그인으로 제공되어 상호간에 의존성 충돌에 대한 노력을 최대한 줄일 수 있게 되었다.
    • 내장형톰캣 : 스트링 프레임워크에서는 별도로 was를 실행하여 애플리케이션의 빌드된 파일 경로를 지정해주어 실행하였다. 스프링부트에서는 was가 내장되어 애플리케이션 실행시 자동으로 was가 실행될 수 있었다.
• 스프링의 특징에 대해서 사용 사례를 빗대어 설명하시오
  • 스프링의 목적은 POJO를 이용해 엔터프라이즈 애플리케이션을 쉽고 효과적으로 개발할 수 있도록 지원해주는 데 있다. POJO방식의 개발을 돕기 위해 스프링은 IOC/DI, AOP, PSA와 같은 가능기술을 프레임워크와 컨테이너라는 방식을 통해 제공한다.
  • IOC/DI
    • 두 개의 오브젝트를 분리해서 만들고, 인터페이스를 두어 느슨하게 연결한 뒤 실제 사용할 대상은 DI를 통해 외부에서 주입한다.
    • 활용 방법
      • 의존 대상의 구현을 변경(전략패턴)
      • 핵심기능의 동적인 변경
      • 부가기능 추가(데코레이터 패턴)
      • 프록시 : 필요한 시점에서 실제 사용할 오브젝트를 초기화하고 리소스를 준비하게 해주는 지연 로딩을 적용하려고 할때
      • 템플릿/콜백 : 콜백을 얼마든지 만들어서 사용할 수 있다는 건 개발을 통한 유연한 확장성을 보여주는 것이며, 템플릿은 한 번 만들어두면 계속 재사용할 수 있다는 건 기능의 확장에도 변하지 않는다.
      • 싱글톤과 오브젝트 : DI를 프레임워크로 이용한다는 건 DI 대상 오브젝트를 컨테이너가 관리한다는 의미이다. 스프링에서는 싱글톤 외에도 다양한 스코프를 갖는 오브젝트를 만들어 DI에 사용할 수도 있다. HTTP 요청당 하나의 오브젝트가 만들어지거나, HTTP 세션당 하나씩 오브젝트가 만들어지게 할 수 있다.
  • AOP
    • 공통 관심 사항을 구현한 코드를 핵심 로직을 구현한 코드 안에 삽입한다.
    • 용어
      • Advice : JoinPoint에 삽입되어 동작할 수 있는 코드
      • JoinPoint : Advice를 적용 가능한 지점
      • PointCut : 실제로 Advice가 적용되는 JoinPoint
      • Weaving : Advice를 핵심 로직 코드에 적용하는것
      • Aspect : 여러 객체의 공통으로 적용되는 공통 관심 사항
      • Advisor : Advice + PointCut
    • 위빙 세가지
      • 컴파일 시에 위빙 : AspectJ에서 사용하는 방식
      • 클래스 로딩 시에 위빙 : AOP 라이브러리는 JVM이 클래스를 로딩할 때, 클래스 정보를 변경할 수 있는 에이전트를 제공(원본 클래스 파일은 변경하지 않고 클래스를 로딩할 때 JVM이 변경된 바이트 코드를 사용하도록 함)
      • 런타임 시에 위빙 : 프록시를 이용한 AOP 구현(메서드가 호출될 때만 Advice를 적용할 수 있기 때문에, 필드 값 변경과 같은 JoinPoint에 대해서는 적용불가)
  • PSA
    • 환경과 세부 기술의 변화에 관계없이 일관된 방식으로 기술에 접근할 수 있게 해줌
    • 서비스 추상화의 좋은예는 JDBC이다.
      • JDBC라는 표준스펙이 존재하기 때문에 DBMS를 오라클을 사용하던, MYSQL을 사용하던 공통된 방식으로 코드를 작성할 수 있다. 데이터베이스 종류에 관계없이 같은 방식으로 제어 할수 있는 디자인패턴(어댑터 패턴)을 적용해 다수의 기술을 공통 인터페이스로 제어할 수 있도록 한것을 서비스 추상화라고 한다.
    • 또는 스프링 캐시가 있다.
• 스프링의 서비스 추상화란 무엇인지 설명하시오
  • PSA
    • 환경과 세부 기술의 변화에 관계없이 일관된 방식으로 기술에 접근할 수 있게 해줌
    • 서비스 추상화의 좋은예는 JDBC이다.
      • JDBC라는 표준스펙이 존재하기 때문에 DBMS를 오라클을 사용하던, MYSQL을 사용하던 공통된 방식으로 코드를 작성할 수 있다. 데이터베이스 종류에 관계없이 같은 방식으로 제어 할수 있는 디자인패턴(어댑터 패턴)을 적용해 다수의 기술을 공통 인터페이스로 제어할 수 있도록 한것을 서비스 추상화라고 한다.
    • 또는 스프링 캐시가 있다.

아키텍처

• 객체지향과 절차지향에 차이에 대해 설명하시오

  절차지향이란 프로시져(procedure)로 프로그램을 구성하는 기법이다. 프로시져는 대체로 데이터를 중심으로 구현한다. 단점은 데이터 타입이나 의미를 변경해야 할 때, 함께 수정해야 하는 프로시저가 증가하는 것이다.

  객체는 자신만의 데이터와 프로시져를 갖는다. 객체는 자신만이 기능을 제공하며, 각 객체들은 서로 연결되어 다른 객체가 제공하는 기능을 사용할 수 있다.

  절차지향 프로그래밍은 프로그램의 순서와 흐름을 먼저 세우고 필요한 자료구조와 함수들을 설계하는 방식이고, 객체지향 프로그래밍은 반대로 자료구와 이를 중심으로 한 모듈들을 먼저 설계한 다음에 이들의 실행순서와 흐름을 짜는 방식이다.

  절차지향 언어를 사용한다면, 말 그대로 실행 순서, 즉 절차가 더 중점이 되고, 객체지향 언어를 사용한다면, 필요한 객체들의 종류와 속성 등이 더 중점이 된다.

  객체란 기존의 방식인 변수 따로, 함수 따로의 분산적이고 통일성 없는 추상화 과정을 통합하여 표현대상(문제해결대상)을 좀 더 모듈화하기 쉽게 도와주는 도구에 불과하며(모듈화 강화의 부산물인 정보은닉화, 상속 및 다형성을 통한 확장성과 재사용성, 이를 기반한 생산성과 유지보수의 용이성이 OOP의 진정한 특징이자 정체성일지도 모른다)

  절차지향 프로그래밍은 프로그램의 순서와 흐름을 먼저 세우고 필요한 자료구조와 함수들을 설계하는 방식이고, 객체지향 프로그래밍은 반대로 자료구조와 이를 중심으로 한 모듈들을 먼저 설계한 다음에 이들의 실행순서와 흐름을 짜는 방식이다

• SOLID 원칙에 대해 아는대로 설명하시오

  • 단일 책임 원칙 : 객체는 단 하나의 책임만을 가져야 한다. : 책임이 많아지면 클래스 내부의 함수끼리 강한 결합을 발생할 가능성이 높아지며 이는 유지보수에 비용이 증가하게 되므로 책임을 분리시킬 필요가 있다.
  • 개방 폐쇄 원칙 : 기존의 코드를 변경하지 않고 기능을 수정하거나 추가할 수 있도록 설계해야 한다. : OCP를 만족한 설계는 변경에 유연하므로 유지보수 비용을 줄여주고 코드의 가독성 또한 높아지는 효과를 얻을 수 있다.
  • 리스코프 치환 원칙 : 자식 클래스는 부모클래스에서 가능한 행위를 수행할 수 있어야 한다. : 상속 관계에서는 일반화 관계(IS-A)가 성립해야 한다. 일반화 관계에 있다는 것은 일관성이 있다는 것이다.
  • 인터페이스 분리 원칙 : 한 클래스는 자신이 사용하지 않는 인터페이스는 구현하지 말아야 한다. 하나의 일반적인 인터페이스보다는 여러개의 구체적인 인터페이스가 낫다. : 자신이 사용하지 않는 기능에는 영향을 받지 말아야 한다.
  • 의존 역전 원칙 : 의존 관계를 맺을 때 변화하기 쉬운것 보단 변화하기 어려운 것에 의존해야 한다. : 의존관계를 맺을 때 구체적인 클래스보다 인터페이스나 추상 클래스와 관계를 맺는게 변화에 유연하게 대처할 수 있다.

• 캡슐화에 대해 설명하시오

  캡슐화는 객체가 내부적으로 기능을 어떻게 구현하지는지를 감추는 것이다.

  단순히 프라이빗한 데이터를 직접 접근하지 못하게 하기 위해 사용하는 것이 아닌 내부적인 기능에 초점을 맞추어야 한다.

  단순히 데이터를 접근하기 위한 용도로 캡슐화를 사용한다면 객체에 대한 책임이 분산될 수 있다.

  캡슐화를 하기 위한 두가지 규칙이 있다.

  • 묻지 말고 시켜라 : 참조한 객체의 데이터에 대한 로직이 필요할 경우에 직접 구현하지 말고 구현된 데이터를 요청하여 데이터에 대한 책임을 전가 시킬 수 있다.
  • 데미테르의 법칙 : 1 뎁스만 사용할 뿐 2 뎁스로 사용하지 말아야 한다. 이것은 묻지 말고 시켜라의 연장선으로 참조하는 객체가 가지고 있는 데이터를 참조하는 사용자 입장에서는 알 필요가 없고 데이터를 사용하여 데이터의 내부 기능을 사용하게 되면 내부 기능의 변화에 범위가 외부에도 노출되어 의존성이 낮아 진다.