증감 연산자 ++와 --는 한 개의 피연산자를 갖는 단항 연산자로서 피연산자를 1씩 증가 혹은 감소시키는 것이다. (증감연산자는 C/C++에서의 용법과 동일하다.) 반복문에서 많이 사용되며 피연산자로서 정수형과 실수형 모두 사용할 수 있으나 주로 정수형 변수에 사용된다.

이와 같이 증감 연산자는 수식을 간결하게 만들어주고 실행속도 면에서 좀 더 효율적이다. 이 연산자는 매우 자주 쓰이는 연산자이지만 잘못 사용한 경우에는 발견하기 힘든 오류을 발생시킬 수 있으므로 주의해서 사용해야 한다.

[표 1] 증감 연산자의 종류와 용법

위 표에서와 같이 증감연산자는 변수 앞에도 붙을 수 있고 뒤에 올수도 있다.  ++x 나 x++ 는 프로그램에서 다른 조건식이나 수식에 연결되지 않고 단일문으로 쓰일 경우에는 같은 결과를 얻지만 수식의 일부분으로 사용할 경우에는 그 의미가 달라질 수 있다. 다음 예를 보자. (package와 class이름은 각자 다를 수 있다.)

이 예에서 출력되는 ia와 ib값은 각각 2와 0이다. ia++, ib--은 각각 다음과 같다.

다음 예에서와 같이 증감연산자가 다른 연산자와 사용될 때에는 주의해야 한다.

이 예제에서 ia에 저장되는 값과 ib에 저장되는 값은 각각 10과 11이다. ix=--ia 에서는 ix에 대입되기 전에 먼저 ia값이 1 감소하고 그 후에 그 값이 ix에 대입된다. iy=ib-- 에서는 iy에 ib값이 먼저 대입되고 ib값이 1 감소한다. 증감연산자가 앞에 붙느냐 혹은 뒤에 붙느냐에 따라 동작의 순서가 달라진다는 점에 유의해야 한다.

 관례적으로 증감연산자를 쓰지 말아야 할 경우가 있다.

1. 하나의 변수가 수식 내에서 두 번 이상 사용될 경우에는 증감연산자를 사용하지 않는다. 예: y = x*2 + x++

2. 한 변수가 어떤 함수의 인자로 두 번 이상 사용될 경우에는 이 변수에 증감 연산자 ++, --를 사용하지 않는다. 예: func(x*2, x++)

그 외에도 프로그램 작성자가 혼동의 여지가 있을 것 같다면 명확하게 작성하도록 유의해야 한다.

 산술 연산자는 덧셈, 뺄셈 등 산술 연산을 수행하는 연산자들이고 부호 연산자는 부호를 지정하는 것들이다. 산술 연산자는 피연산자가 두 개이므로 이항 연산자이고 부호 연산자는 피연산자가 하나이므로 단항 연산자에 해당된다. 산술 연산자는 다음과 같은 것들이 있다.

[표 1] 산술 연산자

예를 들면 다음과 같다.

부호 연산자는 어떤 값의 부호를 지정하거나 바꾸는데 쓰인다. +, -기호는 부호 연산자로도 사용되며, 부호 연산자는 한 개의 피연산자를 요구하는 단항 연산자이다.  예를 들면 다음과 같다.

따라서 다음과 같은 표현식에서 첫 번째 ‘-’는 부호연산자이고 두번째 ‘-’는 산술연산자이다.

 연산의 결과를 변수에 저장할 때는 결과 값이 그 변수의 허용 범위에 들어가는지 여부를 잘 판단해야 한다.

나머지(%)연산의 예를 들면 다음과 같다.

한 가지 주의할 점은 %연산자의 피연산자는 정수형과 실수형 모두 사용 가능하다. (C/C++에서는 정수형만 사용가능하지만 자바는 그렇지 않다.)

 다음 예제는 다양한 숫자의 2로 나눈 나머지를 출력해 주는 프로그램이다.

 다음 예제는 두 수의 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈의 결과를 표시해 주는 프로그램이다.

 자바는 컴파일하는 시점에서 변수에 어떤 상수를 입력할 때 범위를 체크하여 허용 범위를 넘어선다면 에러를 발생시킨다. 또한 산술연산을 할 때 다음과 같이 자동 형 변환이 일어난다.

• 두 피연산자 중 하나라도 double 형이면 다른 하나도 double 형으로 변환하고 결과도 double형이다.

• 그렇지 않고 두 피연산자 중 하나라도 float 형이면 다른 하나도 float 형으로 변환하고 결과도 float형이다.

• 그렇지 않고 두 피연산자 중 하나라도 long 형이면 다른 하나도 long 형으로 변환하고 결과도 long형이다.

• 그렇지 않다면 두 피연산자를 모두 int 형으로 변환하고 결과도 int 형이다.

자바에서 산술연산에 대해서는 이 네 가지의 규칙을 따른다. (c/c++의 경우보다 훨씬 더 간결하다.) 특히 마지막 규칙 때문에 예를 들어서 두 개의 byte형이나  short 형의 연산의 결과는 int형이 된다. 따라서 다음과 같은 간단한 연산도 에러를 발생한다.

범위를 벗어나는 것도 아닌데 왜 에러가 발생하는지 처음에는 의아할 수 있다. -sa와  sa+sb의 연산 결과는 int 형이고 이것을 short 형에 대입하려고 하기 때문이다. (C/C++ 프로그래머는 처음에 혼동하기 쉽다.) 자바에서는 크기가 작은 자료형으로의 형변환(lossy conversion)은 무조건 명시적으로 해 주어야 한다. 따라서 다음과 같이 명시적으로 형변환을 해주어야 한다.

이것은 byte형에 대해서도 마찬가지이다.

 자바에서 같은 바이트 수를 가지는 long 형과 double 형의 계산 속도 차이가 거의 나지 않는다는 것을 며칠 삽질한 결과 알아냈다. 정수형 연산이 훨씬 빠를거라고 지레 짐작했던 것이 보기 좋게 빗나간 것이다. 왜 그런지는 아직도 잘 모르겠다.

 실험 방법은 long형으로 고정 소숫점 숫자 연산을 간단하게 구현하고,  예를 들어 처음 여섯 자리를 소수 자리로 간주한다면 (즉 1,000,000이 1.0임)

• 덧셈,뺄셈은 그대로 수행한다.

• 두 수의 곱셈은 각각을 1000으로 먼저 나누고 곱셈

• 두 수의 나눗셈은 나눈 결과에 1000000을 곱한다.

이렇게 연산을 하게끔 구성해 놓고 거의 동일한 연산을 수행해 보았더니 오히려 double형을 사용한 것이 더 빠르다는 결과가 나왔다.

 이제는 C++로 코딩해도 똑같은 결과가 나올까 궁금하다.

 자바에서는 문자열(string)을 처리할 수 있는 String 클래스를 제공한다. 클래스에 대해서는 아직 설명하지 않았지만 문자열은 간단하게라도 알고 넘어가야 한다. 자바에서 문자열은 기본형이 아니라 참조형이고 큰따옴표를 이용하여 표현한다. 그리고 문자열 변수를 선언/초기화하는 것은 String은 클래스이지만 기본형의 변수를 선언하고 초기화하는 방법과 동일하다.

다음과 같이 화면에 출력할 수도 있다.

두 개의 문자열을 서로 연결하는 데 ‘+’연산자를 이용할 수도 있다.

다음과 같이 System.out.println() 함수에 문자열 연결식을 직접 입력할 수도 있다.

이렇게 하면 불필요한 문자열 변수를 생성하지 않고 직접 연결된 문자열을 화면에 출력할 수 있다.

 어떤 기본형 변수의 값을 출력할 때에도 System.out.println()함수를 사용할 수 있다.

함수 System.out.println() 는 문자열을 인자로 주어야 하는데 이경우 변수값 da는 내부적으로 문자열로 자동으로 변환되어서 System.out.println()에 그 문자열을 넘겨준다. 따라서 다음과 같이 연결하는 것도 가능하다.

이 경우 연결이 일어나기 전에 da값은 문자열로 변환되어 세 개의 문자열을 연결한 새로운 문자열이 System.out.println()에 인자로 넘어가는 것이다.

 자바 프로젝트를 netbean 에서 윈도 실행 파일로 빌드하는 방법은 매우 간단한데 다음과 같이 프로젝트의 속성창에서 설정해주면 된다. (프로젝트명에서 오른 클릭을 하면 '속성'메뉴가 나온다.)

이 메뉴가 체크되었다면 프로젝트명에서 오른 클릭을 하면 'Pakage As..' 메뉴가 새로 생긴 것을 확인할 수 있을 것이다. 하위 메뉴의 'Image Only' 항을 선택하면 윈도우exe파일을 생성할 수 있다. 생성된 이미지는 프로젝트폴더/dist/bundle 폴더 안에 생성된다.

 만약 이것으로부터 msi 인스톨러를 생성하려면 Wix 와 같은 외부툴을 설치하여 사용해야 한다.

 그런데 javafx2 응용프로그램을 image build 를 해서 윈도우 exe 를 생성했을 경우 아이콘이 제대로 심어지지 않는다는 문제가 있다. (아직도 해결이 안 된 것 깉다.) 일단 프로그램 내부에서 사용되는 아이콘 이미지는 다음과 같이 설정해 주면 된다.

@Override

   public void start(Stage stage) throws Exception {

       primaryStage = stage;

       Parent root = FXMLLoader.load(getClass().getResource("FXMLDoc.fxml"));

       Scene scene = new Scene(root);

       stage.setScene(scene);

       stage.show();

       stage.getIcons().add(new Image("file:_resources\\icon_256.png"));

   }

하지만 deploy 된 실행 파일에는 아이콘이 제대로 표시되지 않으며 단축아이콘을 바탕화면으로 빼도 역시나 아이콘이 잘 못 표기된다. 여러가지 해결책이 검색되었지만 윈도7에서는 잘 해결되지 않았다.

 그 런데 'Bat to Exe Converter' 라는 프로그램을 이용하여 문제를 한 다리 건너서 해결하는 수가 있었다. 원래의 exe파일을 실행하는 배치파일을 다시 실행파일로 생성한 후 이것에 아이콘을 지정해 주면 문제가 해결되었다. 만약 원래의 실행파일이 ArudinoHarp.exe라고 한다면 다음과 같은 launcher.bat 화일을 생성한다.

    @echo off

    start ArduinoHarp.exe

이것을  'Bat to Exe Converter'  프로그램을 이용하여 아이콘을 지정해 준 후 실행파일로 바꾸는 것이다. 사용자는 이렇게 생성된 launcher.exe 파일을 실행시키거나 바탕화면에 단축아이콘을 지정해 줄 수 있다. 아이콘 이미지의 해상도는 64x64 이상이어야 제대로 표시된다.

 자바(JAVA)는 컴퓨터 프로그래밍 언어 중의 하나로 썬마이크로시스템스(Sun Microsystems, 이하 썬) 라는 회사에서 개발하여 1996년 1월에 초기 버전이 발표된 객체 지향 (object-oriented) 언어이다. 썬의  제임스 고슬링, 아서 밴 호프와 같은 엔지니들이 처음 설계하였다고 알려져 있다.

[그림 1] 자바의 창시자인 제임스 고슬링과 마스코트(duke) 이미지

 원래는 썬의 엔지니어들에 의해서 가전 제품에 탑재될 소프트웨어를 만들려는 목표로 1990년에 개발이 시작되었다. 프로젝트의 초기에는 C++을 확장하여 사용하려 했지만 적합하지 않다고 판단하여 C++의 장점은 취하고 단점은 보안한 새로운 언어인 Oak 가 만들어졌다. 이후에 인터넷에 적합하도록 개발 방향이 바뀌면서 자바로 이름을 바꾸고 정식 버전을 1996년 1월에 발표하였다. 인터넷이 보급되면서 운영 체제와 상관 없이 어디에서든 실행할 수 있는 자바의 특성과 자바 애플릿(applet)의 인기에 힘입어 널리 사용되기 시작하였다.

 자바는 “Write once, run anywhere”라는 모토에 충실하여 한번 작성되어 컴파일된 실행 파일은 운영 체제와 상관없이 실행 가능하다. 이것이 가능한 이유는 자바 컴파일러는 소스 프로그램을 특정 기계어로 번역하지 않고 가상 언어로 번역한다. 그리고 그 가상 언어를 특정 기계어로 번역하여 실행하는 시스템을 자바 가상 머신(Java virtual machine, JVM)이라고 한다. (이름에 머신이라는 말이 붙어 있지만 이것도 프로그램이다.) 이 자바 가상 머신(Java Virtual Machine)은 여러 OS용으로 만들어져 있으므로 이것이 설치된 곳이라면 윈도PC, 맥, 리눅스, 서버 컴퓨터, 심지어 가전 제품 등 가리지 않고 어디에서든 자바 프로그램을 실행할 수 있다. 이러한 장점으로 인해서 자바는 다양한 기종의 컴퓨터와 운영 체제가 공존하는 인터넷 환경에 적합한 언어로서 인터넷의 발전과 함께 많은 사용자를 확보해 나갔다. 또한 기존의 C++언어의 장점은 채택하되 잘 사용하지 않는 부분은 배제하고 비교적 배우기 쉬운 간결한 문법도 사용자층을 넓히는데 한몫했다. 그리고 풍부한 클래스 라이브러리(Java API)가 공개되어 있기 때문에 프로그래머는 이것을 잘 활용하면 손쉽게 강력한 기능의 프로그램을 작성할 수 있다.

 자바를 처음 개발해서 보급했던 썬마이크로시스템스는 2010년에 데이터베이스로 유명한 오라클 (Oracle) 이라는 회사에 합병되었으며 따라서 현재 자바는 오라클사에 의해서 유지/배포되고 있다. 한 예로 구글의 안드로이드는 자바의 API를 이용하여 작성한 달빅(Dalvik)이라는 가상 머신 위에서 자바로 작성된 앱을 구동하며 자바 개발자들을 안드로이드로 끌어들여 큰 성공을 거두었다. 하지만 이로 인해서 오라클과 구글 간 자바  API의 사용료(저작권료)에 대한 소송이 진행되고 있기도 하다.

 자바 언어의 특징은 다음과 같이 요약할 수 있다.

1. 운영체제에 독립적이다. 한번 만들어진 실행 파일은 자바 가상 머신이 설치된 곳이라면 어느 곳에서든지 바로 실행할 수 있다.

2. 겍체 지향 언어이면서 배우기 쉽고 간결한 문법을 가지고 있다.

3. 포인터(pointer)를 다룰 필요 없이 메모리 관리를 가상 머신이 자동으로 수행한다.

4. 네트워크, 분산 처리, 멀티 쓰레딩을 지원한다.

5. 최근에는 성능도 많이 개선되어 c/c++로 작성된 프로그램에 비해서도 그 실행 속도가 뒤지지 않는다.

 앞으로는 이러한 특징을 가지는 자바 언어의 기본적인 개발 방법에 대해서 알아보도록 하겠다.

 자바에는 기본형에 대응하는 wrapper 클래스가 있다. 예를 들면 int 는 Interger, double은 Double 이다. 제네릭 클래스에는 기본형을 사용할 수 없으므로 이 wrapper 클래스를 사용해야 한다.

 그런데 기본형과 wrapper클래스의 성능 차이가 궁금해서 다음과 같은 간단한 프로그래으로 시험해 보았다.

단순히 배열을 만들어서 배열의 요소를 읽고 쓰는 동작만 1억x100 번을 10번 실행한 평균 시간을 구한 것이다. wrapper클래스가 오버헤드가 있으므로 당연히 다소 느릴거라는 예상 했다. 결과는 기본형의 배열이 훨씬 더 동작이 빠르다는 것이다.

수치상으로는 거의 40배 빠르다.  이 실험만으로 전반적인 성능 비교는 물론 안되겠지만 성능이 중요한 곳에서는 왠만하면 기본형을 사용해야하며  제네릭 클래스를 구현하는 경우와 같이 어쩔 수 없는 경우에만 wrapper 클래스를 사용해야 한다는 언급이 맞는 것 같다.

 자바에서는 일차원 배열뿐 아니라 이차원, 삼차원.. 등등의 다차원 배열도 사용할 수 있다. 삼차원 이상의 배열은 이차원 배열과 사용법이 동일하므로 여기서는 이차원 배열에 대해서만 설명하겠다.

 이차원 배열은 선언할 때 변수명 뒤에 대괄호 쌍 두 개가 온다. 예를 들면 다음과 같다.

위의 선언문은 사용했다고 해서 바로 배열을 사용할 수는 없고 일차원 배열에서와 마찬가지로 실제 메모리를 할당받아야 하는데 new 연산자를 이용한다. new 키워드 다음에 자료형[차수][차수] 형태로 입력한다. 예를 들면 다음과 같다.

메모리를 할당하면 배열의 요소는 자동으로 기본값(정수형, 실수형은 0)으로 채워진다. 위와 같이 선언과 메모리 할당을 분리해서 수행할 수도 있고 아니면 선언과 메모리 할당을 동시에 할 수도 있다.

만약 선언과 동시에 배열을 특정한 값들로 초기화를 하는 경우라면 new 연산자를 사용할 필요 없이 다음과 같이 중괄호를 이용할 수 있다.

이 경우 주어진 초기값에 의해서 배열의 크기는 자동으로 정해지게 된다.

 배열의 요소를 참조하는 방법은 일차원 배열과 유사하게 변수명 뒤에 대괄호로 인덱스를 지정하는데 이 경우 대괄호쌍이 두 개가 온다.

이차원 배열의 경우 length 필드는 최상위 차원의 크기를 갖는다. 하위 차원의 크기를 구하고 싶다면 다음과 같이 하면 된다.

 자바에서 배열은 참조형(reference type)이라는 점도 숙지하고 있어야 한다. 따라서 다른 함수에서 배열을 그대로 받아서 조작하는 경우 원 배열도 영향을 받게 된다.

 자바 제네릭(generic) 프로그래밍에 대해서 실습하던 중에 제네닉 타입의 단순 배열을 생성하는데 미묘하게 안 되는게 있기도 해서 구글링을 해 보았더니 배열을 쓰지말고 웬만하면 List<>를 사용하는게 여러 모로 편하다고 하는 의견들이 많았다. 성능차도 별로 없다고 해서 직접 간단한 프로그램으로 실행 시간을 측정 해보기로 하였다..

 초기에 크기는 배열과 리스트 모두 정해졌다고 가정하고 단순 읽고 쓰는 속도만 비교하였다.

이 예에서 붉은 색으로 마킹된 부분을 보면 단순히 배열 요소에서 하나를 읽고 다시 하나를 쓰고를 1억번 반복하고 이것을 다시 열 번 반복해서 평균시간을 구해서 비교하는 것이다. 내 노트북(윈764비트)에서 다음과 같은 결과를 얻었다.

세 번 반복해서 재 보아도 모두 단순 배열쪽이 두 배 이상 속도가 빨랐다. 리스트가 느리더라도 그 차이가 많이 안 나길 기대했는데 이것으로 적어도 대규모 연산이 있는 곳에서는 단순 배열이 속도 면에서 훨씬 더 낫다는 (당연한) 결과를 얻었다.