📚 Chap 11: 기본 API 클래스

📚 Chap 11: 기본 API 클래스

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✨ 11-1 java.lang 패키지

📋 java.lang 패키지에 속하는 주요 클래스 & 용도

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🛠️ 1) Object 클래스

• 모든 자바 클래스의 최상위 조상 클래스
• 직접 상속하지 않아도, extends Object가 자동으로 적용됨
• 주요 메서드:
  1. equals(Object obj)
     • 객체가 저장하는 “데이터의 동일성” 판단
     • 기본 구현: 참조 비교 (==)
     • 커스텀 클래스에서는 재정의(override)하여 “필드 값 비교” 로직 작성
  2. hashCode()
     • 객체를 식별할 수 있는 정수값(해시코드) 반환
     • equals()를 재정의할 때 반드시 hashCode()도 재정의해야 함
  3. toString()
     • 객체를 문자열(String)로 표현한 값 반환
     • 기본 구현: 클래스이름@16진수_해시코드
     • 대표적인 예시:
       • Date: 현재 날짜/시간을 사람이 읽기 좋은 형태로 반환
       • String: 객체에 저장된 문자열 자체를 반환

💡 Member 클래스에서 equals()메서드 재정의 예제

💡 연습문제

💡 toString() 오버라이딩 예제

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🛠️ 2) System 클래스

• System 클래스를 이용하면 운영체제와 JVM 일부 기능을 활용할 수 있음
• 주요 필드 & 메서드:
  1. 표준 입출력
     • System.out : 표준 출력 스트림 (PrintStream)
     • System.err : 표준 오류 출력 스트림 (PrintStream)
     • System.in : 표준 입력 스트림 (InputStream)
  2. 프로그램 종료
     • System.exit(int status) : JVM 강제 종료

       System.exit(0);  // 정상 종료
       System.exit(1);  // 비정상 종료 (관례적으로 0 이외 값은 오류)
       

  3. 현재 시각 읽기
     • System.currentTimeMillis() : 1970년 1월 1일 00:00:00 UTC 이후 경과한 밀리초(ms) 반환
     • System.nanoTime() : JVM이 시작된 이후 경과한 나노초(ns) 반환 (주로 시간 측정 용도)

       long start = System.nanoTime();
       // ... 실행할 코드 ...
       long end = System.nanoTime();
       System.out.println("실행 시간: " + (end - start) + " ns");
       

  4. 메모리 관리 및 기타
     • System.gc() : JVM에게 가비지 컬렉터 실행을 요청 (즉시 실행을 보장하지 않음)
     • System.getProperty(String key) : 시스템 프로퍼티(예: "user.home", "os.name") 조회

💡 System 예시 코드: 시간 측정 및 종료

public class SystemExample {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("프로그램 시작 👉");

        // 간단한 시간 측정 예제
        long startMillis = System.currentTimeMillis();
        // 임의 반복문 (딜레이를 위한 예제)
        int sum = 0;
        for (int i = 1; i <= 100_000; i++) {
            sum += i;
        }
        long endMillis = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("1부터 100,000까지 합: " + sum);
        System.out.println("실행 시간: " + (endMillis - startMillis) + " ms");

        System.out.println("프로그램 종료 👋");
        //System.exit(0); // 주석 해제 시 프로그램이 즉시 종료됨
    }
}

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🛠️ 3) Class 클래스

• 클래스와 인터페이스의 메타데이터(metadata) 를 관리
• 런타임에 클래스의 정보를 동적으로 조회하거나,
• 리플렉션(reflection)을 통해 인스턴스를 생성하거나 메서드를 호출할 때 사용됨
• 주요 메서드:
  1. getClass() (Object로부터 상속)
     • 인스턴스가 속한 클래스의 Class 객체 반환
     • 예: String s = "Hello"; Class<?> cls = s.getClass();
  2. Class.forName(String className)
     • 주어진 클래스 이름(문자열)으로부터 Class 객체를 동적으로 로딩
     • 예: Class<?> cls = Class.forName("com.example.MyClass");
  3. 리플렉션 활용
     • cls.getDeclaredFields() : 클래스가 가진 필드 목록 조회
     • cls.getDeclaredMethods() : 클래스가 가진 메서드 목록 조회
     • cls.getConstructor(...) : 특정 생성자 조회 및 newInstance() 호출

💡 Class 예시 코드: 동적 클래스 로딩

import java.util.Arrays;
import java.lang.reflect.Modifier;

public class ReflectionExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 1. String 인스턴스에서 getClass() 사용
            String str = "Hello Reflection";
            Class<?> clazz1 = str.getClass();
            System.out.println("clazz1: " + clazz1.getName());  // java.lang.String

            // 2. Class.forName() 사용하여 클래스 로딩
            Class<?> clazz2 = Class.forName("java.util.ArrayList");
            System.out.println("clazz2: " + clazz2.getName());  // java.util.ArrayList

            // 3. 리플렉션으로 메서드 목록 출력
            System.out.println("=== ArrayList Methods ===");
            Arrays.stream(clazz2.getDeclaredMethods())
                  .filter(m -> Modifier.isPublic(m.getModifiers()))
                  .forEach(m -> System.out.println("- " + m.getName()));
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

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🛠️ 4) String 클래스 📑

• String: 문자열을 저장하고 다양한 문자열 처리 메서드를 제공

💡 String 주요 메서드 예제

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🛠️ 5) Wrapper 클래스

Wrapper 클래스 종류:

• Byte, Short, Character, Integer, Float, Double, Boolean, Long

1. 박싱(Boxing) & 언박싱(Unboxing)
   • 박싱: 기본 타입(primitive)을 Wrapper 객체로 변환

     int primitiveInt = 42;
     Integer boxedInt = Integer.valueOf(primitiveInt); // 명시적 박싱
     Integer autoBoxed = primitiveInt;                  // 자동 박싱 (Auto-boxing)
     

   • 언박싱: Wrapper 객체에서 기본 타입 값 추출

     Integer wrapperInt = 100;
     int unboxed = wrapperInt.intValue();  // 명시적 언박싱
     int autoUnboxed = wrapperInt;         // 자동 언박싱 (Auto-unboxing)
     

2. 문자열 ↔ 기본 타입 변환
   • 문자열 → 기본 타입

     String strNum = "123";
     int value1 = Integer.parseInt(strNum);    // 기본 타입 int
     Integer value2 = Integer.valueOf(strNum); // Wrapper 객체
     double d1 = Double.parseDouble("3.14");
     Double d2 = Double.valueOf("3.14");
     

   • 기본 타입 → 문자열

     int num = 99;
     String s1 = String.valueOf(num);
     String s2 = Integer.toString(num);
     

3. 입력값 검사 (Input Validation)
   • 사용자가 입력한 문자열이 숫자인지 아닌지를 검사할 때 유용

     String input = "456a";
     try {
         int parsed = Integer.parseInt(input);
         System.out.println("정수로 변환 성공: " + parsed);
     } catch (NumberFormatException e) {
         System.err.println("유효하지 않은 숫자 형식입니다: " + input);
     }
     

4. 기타 유용한 메서드
   • Integer.MAX_VALUE, Integer.MIN_VALUE (최댓값/최솟값 상수)
   • Boolean.parseBoolean(String s) (문자열 → boolean)
   • Character.isDigit(char ch), Character.isLetter(char ch) (문자 검사 메서드)

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🛠️ 6) Math 클래스

• 수학 관련 정적 메서드 제공
• 대표 메서드:
  1. 삼각함수
     • Math.sin(double a), Math.cos(double a), Math.tan(double a)
     • 인자는 라디안(radian) 단위
  2. 지수 및 로그
     • Math.exp(double a) : (e^a)
     • Math.log(double a) : 자연로그(base (e))
     • Math.log10(double a) : 상용로그(base 10)
     • Math.pow(double a, double b) : (a^b)
  3. 절대값/반올림/절삭
     • Math.abs(int/long/float/double)
     • Math.round(double a) : 가장 가까운 정수(소수 첫째 자리에서 반올림)
     • Math.ceil(double a) : 올림 (ex. 3.1 → 4.0)
     • Math.floor(double a) : 내림 (ex. 3.9 → 3.0)
  4. 난수 생성
     • Math.random() : [0.0, 1.0) 범위의 double 난수 반환

       double r = Math.random();   // 0.0 <= r < 1.0
       int randInt = (int)(Math.random() * 100) + 1; // 1 ~ 100 사이 난수
       

💡 Math 예시 코드

public class MathExample {
    public static void main(String[] args) {
        double x = 2.7;
        double y = -3.4;

        System.out.println("abs(" + y + ") = " + Math.abs(y));
        System.out.println("ceil(" + x + ") = " + Math.ceil(x));
        System.out.println("floor(" + x + ") = " + Math.floor(x));
        System.out.println("round(" + x + ") = " + Math.round(x));

        double base = 2.0, exponent = 3.0;
        System.out.println(base + "^" + exponent + " = " + Math.pow(base, exponent));

        double angle = Math.PI / 4;  // 45도
        System.out.println("sin(45°) = " + Math.sin(angle));
        System.out.println("cos(45°) = " + Math.cos(angle));

        // 난수 예제
        System.out.println("Random [0.0,1.0): " + Math.random());
        System.out.println("Random Int [1,10]: " + ((int)(Math.random() * 10) + 1));
    }
}

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✨ 11-2 java.util 패키지

java.util 패키지는 다양한 유틸리티 클래스와 컬렉션 프레임워크를 제공

🕰️ 1) Date 클래스

• 패키지: java.util.Date
• 용도:
  • 날짜와 시간을 밀리초 단위로 저장하는 클래스
  • 내부적으로 1970년 1월 1일 00:00:00 UTC 이후 경과한 시간을 밀리초로 표현
  • 문자열 형태로 날짜/시간 정보 출력
• 주요 메서드:
  • 기본 생성자 new Date() : 현재 시스템의 날짜/시간으로 초기화
  • Date(long date) : 1970년 1월 1일 UTC 이후 date밀리초만큼 지난 날짜로 초기화
  • toString() : 사람이 읽기 좋은 형태로 날짜/시간 반환
  • getTime() : 내부에 저장된 밀리초(long) 값 반환
  • after(Date when), before(Date when) : 날짜 비교

💡 Date 예시 코드

import java.util.Date;

public class DateExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 현재 날짜/시간 객체 생성
        Date now = new Date();
        System.out.println("현재 Date: " + now.toString());

        // 1일(24시간) 전 Date 객체 생성
        long ONE_DAY_MILLIS = 24L * 60 * 60 * 1000;
        Date yesterday = new Date(now.getTime() - ONE_DAY_MILLIS);
        System.out.println("어제 Date: " + yesterday.toString());

        // 밀리초 값 가져오기
        long millis = now.getTime();
        System.out.println("현재 밀리초: " + millis);

        // 날짜 비교
        if (yesterday.before(now)) {
            System.out.println("어제(yesterday) 날짜는 현재(now) 날짜보다 이전입니다.");
        }
    }
}

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🗓️ 2) Calendar 클래스

• 패키지: java.util.Calendar (추상 클래스)
• 용도:
  • 날짜와 시간 필드(Year, Month, Day, Hour, Minute 등)별로 세부 조작을 쉽게 할 수 있도록 제공
  • Date 보다 편리하게 날짜 연산(더하기/빼기), 필드 조회 등을 수행
• 주요 메서드 & 특징:
  1. 인스턴스 생성

     // 싱글톤 패턴처럼 getInstance()로 Calendar 객체 얻기
     Calendar cal = Calendar.getInstance();
     

  2. 날짜 필드 조회 및 설정
     • cal.get(Calendar.YEAR), cal.get(Calendar.MONTH)
       • Calendar.MONTH는 0-based (0: January, 1: February, …, 11: December)
     • cal.set(Calendar.DAY_OF_MONTH, 15) : 일(day) 필드만 변경

       int year = cal.get(Calendar.YEAR);
       int month = cal.get(Calendar.MONTH) + 1; // 0-based → 1월을 1로 표현
       int day = cal.get(Calendar.DAY_OF_MONTH);
       System.out.printf("Today: %d-%02d-%02d", year, month, day);
       

  3. 날짜 연산
     • cal.add(Calendar.FIELD, amount) : 특정 필드에 amount 만큼 더하거나 뺌

       cal.add(Calendar.MONTH, 1); // 한 달 뒤
       cal.add(Calendar.DAY_OF_MONTH, -7); // 7일 전
       

  4. getTime() & setTime(Date date)
     • cal.getTime() : Date 객체로 변환
     • cal.setTime(Date date) : Date 객체로부터 Calendar 필드 값 설정

💡 Calendar 예시 코드

import java.util.Calendar;
import java.util.Date;
import java.text.SimpleDateFormat;

public class CalendarExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 1) 현재 날짜/시간 Calendar 인스턴스 생성
        Calendar cal = Calendar.getInstance();

        // 2) 필드별 날짜 정보 가져오기
        int year = cal.get(Calendar.YEAR);
        int month = cal.get(Calendar.MONTH) + 1; // 0-based → 1~12
        int day = cal.get(Calendar.DAY_OF_MONTH);
        int hour = cal.get(Calendar.HOUR_OF_DAY);
        int minute = cal.get(Calendar.MINUTE);
        int second = cal.get(Calendar.SECOND);

        System.out.printf("현재: %d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d
", 
                          year, month, day, hour, minute, second);

        // 3) 날짜 연산 예제: 한 달 뒤로 설정
        cal.add(Calendar.MONTH, 1);
        System.out.println("한 달 뒤: " + new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd").format(cal.getTime()));

        // 4) 특정 날짜 설정 예제: 2025년 12월 25일 (크리스마스)
        cal.set(2025, Calendar.DECEMBER, 25); 
        Date xmas = cal.getTime();
        System.out.println("크리스마스: " + xmas);  // toString() 이용

        // 5) Date ↔ Calendar 변환
        Date now = new Date();
        cal.setTime(now);
        System.out.println("Date → Calendar → " + 
            cal.get(Calendar.YEAR) + "-" + (cal.get(Calendar.MONTH) + 1) + "-" + cal.get(Calendar.DAY_OF_MONTH));
    }
}