자바 기초 입문 튜토리얼

자바란 무엇이고 어디에 쓰이는가

자바는 1995년 Sun Microsystems가 발표했으며, 지금은 Oracle이 주도적 역할을 맡은 오픈 프로젝트 OpenJDK에서 개발됩니다. "한 번 작성하면 어디서나 실행된다(write once, run anywhere)"가 핵심 약속입니다. 컴파일러가 바이트코드를 만들고 JVM이 Windows, macOS, Linux에서 이를 실행합니다. 자바는 대규모 기업용 백엔드(주로 Spring Boot), Android 앱(Kotlin과 함께), Apache Kafka와 Hadoop 같은 빅데이터 도구, 그리고 많은 데스크톱 및 임베디드 시스템에 쓰입니다. 새 버전은 6개월마다 나오며, 운영 환경에서는 보통 Java 21 같은 장기 지원(LTS) 버전을 선택합니다.

JDK 설치와 Hello, world 실행

Eclipse Temurin이나 Oracle JDK 같은 OpenJDK 빌드 등 JDK(Java Development Kit)를 설치하세요. java -version으로 확인합니다. 모든 자바 프로그램은 클래스 안에 있으며 실행은 main에서 시작합니다.

public class Hello {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello, world");
    }
}

java Hello.java        # run a single source file directly
# Hello, world
javac Hello.java       # or compile to Hello.class first
java Hello

파일 이름은 public 클래스 이름과 같아야 합니다(class Hello라면 Hello.java).

변수와 기본 자료형

자바에는 값 자체를 저장하는 여덟 가지 기본형(primitive type)과 참조형(String 같은 객체와 배열)이 있습니다. 모든 변수는 타입이 고정되어 있으며, 메서드 안에서는 var로 초기값을 보고 컴파일러가 타입을 추론하게 할 수 있습니다.

int count = 7;
double avg = count / 2;          // 3.0, integer division happens first
double avg2 = count / 2.0;       // 3.5
var name = "Ada";                // inferred as String
String msg = name + " has " + count + " items";
System.out.println(msg);         // Ada has 7 items
System.out.println(Integer.parseInt("12") + 1); // 13

이것은 코드 조각입니다. 이런 문장은 main 같은 메서드 안에 넣어야 합니다.

제어 흐름

int score = 72;
if (score >= 90) {
    System.out.println("A");
} else if (score >= 70) {
    System.out.println("B");     // B
} else {
    System.out.println("C");
}
for (int i = 0; i < 3; i++) {
    System.out.println(i);       // 0, 1, 2
}
String day = "SAT";
String kind = switch (day) {     // switch expression
    case "SAT", "SUN" -> "weekend";
    default -> "weekday";
};
System.out.println(kind);        // weekend

자바에는 while, do/while, 그리고 배열과 컬렉션을 순회하는 향상된 for (String s : list) 반복문도 있습니다.

메서드, 클래스, 레코드

클래스는 필드(데이터)와 메서드(동작)를 묶습니다. static 메서드는 클래스 자체에 속하고, 나머지 메서드는 new로 만든 객체에서 호출합니다. record는 불변 데이터 클래스를 간단히 선언하는 방법으로, 컴파일러가 생성자, 접근자, equals, hashCode, toString을 만들어 줍니다.

public class Shapes {
    static double square(double x) {
        return x * x;
    }
    static class Counter {
        private int value;
        void increment() { value++; }
        int get() { return value; }
    }
    record Point(int x, int y) {
        double distance() { return Math.sqrt(x * x + y * y); }
    }
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(square(4));        // 16.0
        Counter c = new Counter();
        c.increment();
        c.increment();
        System.out.println(c.get());          // 2
        Point p = new Point(3, 4);
        System.out.println(p + " " + p.distance()); // Point[x=3, y=4] 5.0
    }
}

클래스는 부모 클래스를 하나만 상속(extends)할 수 있고 인터페이스는 여러 개 구현(implements)할 수 있습니다. 필드는 보통 private으로 두고 메서드를 통해 접근합니다.

컬렉션: List, Map, Set

java.util의 컬렉션 프레임워크는 크기를 조절할 수 있는 자료구조를 제공합니다. 컬렉션은 객체를 담으므로 기본형은 자동으로 박싱됩니다(int는 Integer가 됩니다).

import java.util.*;
public class Collections101 {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> nums = new ArrayList<>(List.of(3, 1, 2));
        nums.add(5);
        Collections.sort(nums);
        System.out.println(nums + " " + nums.get(0));  // [1, 2, 3, 5] 1
        Map<String, Integer> ages = new HashMap<>();
        ages.put("ann", 31);
        ages.put("bob", 25);
        System.out.println(ages.getOrDefault("zed", 0)); // 0
        Set<String> tags = new TreeSet<>(List.of("b", "a", "b"));
        System.out.println(tags);                        // [a, b]
        List<Integer> evensSquared = nums.stream()
            .filter(n -> n % 2 == 0)
            .map(n -> n * n)
            .toList();
        System.out.println(evensSquared);                // [4]
    }
}

마지막 문장은 컬렉션을 변환하는 함수형 스타일인 스트림과 람다를 사용합니다. List.of는 불변 리스트를 만들므로, 변경해야 한다면 new ArrayList<>(...)로 감싸세요.

대표 기능: 정적 타입, 인터페이스, 패턴 매칭

인터페이스는 여러 클래스가 구현할 수 있는 계약을 정의하며, 대부분의 자바 설계의 기반입니다. 최신 자바에는 패턴 매칭이 추가되어 instanceof와 switch가 타입 검사와 변수 바인딩을 한 번에 처리합니다. 봉인된 인터페이스(Java 17 이상)는 허용되는 모든 구현을 나열하므로, 컴파일러가 switch가 모든 경우를 다루는지 검사할 수 있습니다.

public class Areas {
    sealed interface Shape permits Circle, Rect {}
    record Circle(double r) implements Shape {}
    record Rect(double w, double h) implements Shape {}
    static double area(Shape s) {
        return switch (s) {
            case Circle c -> Math.PI * c.r() * c.r();
            case Rect r -> r.w() * r.h();
        };
    }
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(area(new Rect(2, 3)));  // 6.0
    }
}

이와 같은 switch 패턴 매칭은 Java 21 LTS 이상에서 표준입니다.

예외 처리

오류는 예외입니다. 체크 예외(IOException 등)는 반드시 잡거나 throws로 선언해야 하고, 언체크 예외(NullPointerException 같은 RuntimeException의 하위 클래스)는 그럴 필요가 없습니다. try-with-resources는 파일과 연결을 자동으로 닫아 줍니다.

import java.io.*;
import java.nio.file.*;
public class ReadFirst {
    static int parseAge(String text) {
        int age = Integer.parseInt(text);   // may throw NumberFormatException
        if (age < 0) throw new IllegalArgumentException("negative age");
        return age;
    }
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.out.println(parseAge("abc"));
        } catch (NumberFormatException e) {
            System.out.println("not a number");  // not a number
        }
        try (BufferedReader in = Files.newBufferedReader(Path.of("notes.txt"))) {
            System.out.println(in.readLine());
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("cannot read: " + e.getMessage());
        }
    }
}

작은 완성 프로그램: 단어 세기

import java.io.IOException;
import java.nio.file.*;
import java.util.*;
public class WordCount {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        if (args.length != 1) {
            System.err.println("usage: java WordCount.java FILE");
            System.exit(1);
        }
        String text = Files.readString(Path.of(args[0])).toLowerCase();
        Map<String, Integer> counts = new HashMap<>();
        for (String word : text.split("[^a-z']+")) {
            if (!word.isEmpty()) counts.merge(word, 1, Integer::sum);
        }
        counts.entrySet().stream()
            .sorted(Map.Entry.<String, Integer>comparingByValue().reversed())
            .limit(5)
            .forEach(e -> System.out.printf("%5d  %s%n", e.getValue(), e.getKey()));
    }
}

java WordCount.java notes.txt로 실행합니다. 가장 많이 나온 단어 다섯 개와 횟수를 출력합니다.

초보자가 자주 하는 실수

• 정수 나눗셈: 5 / 2는 2입니다. 한쪽을 double로 만들어야 2.5를 얻습니다.
• null에 메서드를 호출해 발생하는 NullPointerException. null을 확인하거나, 없을 수 있는 값에는 Optional을 사용하세요.
• List.of로 만든 리스트를 변경하려다 UnsupportedOperationException이 발생하는 경우.
• 배열과 List의 인덱스가 0부터 시작해 마지막 요소가 length - 1에 있다는 점을 잊는 경우.

다음 학습 단계

공식 자바 개발자 사이트 dev.java의 학습 경로를 따라가고, Java SE API 문서를 열어 두고 참고하세요. 빌드 도구(Maven 또는 Gradle), JUnit 단위 테스트를 익힌 뒤 웹 서비스용 Spring Boot 같은 프레임워크로 넘어가세요. 같은 JVM에서 동작하는 Kotlin도 자연스러운 다음 언어입니다.