1. 자바 (Java Programming Language)

1.1 자바란?

자바는 썬 마이크로시스템즈(Sun Microsystems, Inc, 이하 썬)에서 개발하여 1996년 1월에 공식적으로 발표한 객체지향 프로그래밍 언어이다.

자바의 가장 중요한 특징은 운영체제(Operating System, 플랫폼)에 독립적이라는 것이다. 자바로 작성된 프로그램은 운영체제의 종류에 관계없이 실행이 가능하기 때문에, 운영체제에 따라 프로그램을 전혀 변경하지 않고도 실행이 가능하다.

이러한 장점으로 인해 자바는 다양한 기종의 컴퓨터와 운영체제가 공존하는 인터넷 호나경에 적합한 언어로써 인터넷의 발전과 함께 많은 사용자층을 확보할 수 있었다. 또한 객체지향개념과 기존의 다른 프로그래밍언어, 특히 C++의 장점을 채택하는 동시에 잘 사용되지 않는 부분은 과감히 제외시킴으로써 비교적 배우기 쉽고 이해하기 쉬운 간결한 표현이 가능하도록 했다.

자바는 풍부한 클래스 라이브러리(Java API)를 통해 프로그램ㅇ에 필요한 요소들을 기본적으로 제공하기 때무넹 자바 프로그래머는 단순히 이 클래스 라이브러리만을 잘 활용해도 강력한 기능의 자바프로그램을 작성할 수 있다.

지금도 자바는 꾸준히 자바의 성능을 개선하여 새로운 버전을 발표하고 있으며, 모바일(J2ME)이나 대규모 기업환경(J2EE) XML 등의 다양한 최신 기술을 지원함으로써 그 활동영역을 넓혀 가고 있다.

1.2 자바의 역사

자바의 역사는 1991년에 썬의 엔지니어들에 의해서 고안된 오크(Oak)라는 언어에서부터 시작되었다.

제임스 고슬링과 아서 밴 호프와 같은 썬의 엔지니어들의 원래 목표는 가전제품에 탑재될 소프트웨어를 만드는 것이었다. 처음에는 C++을 확장해서 사용하려 했지만 C++로는 그들의 목적을 이루기에 ㅁ부족하다는 것으 ㄹ개달았다.

그래서 C++의 장점으 ㄹ도입하고 단점으 보완한 새로운 언어를 개발하기에 이르럿다.

Oak는 처음에는 가전제품이나 PDA와 같은 소형기기에 사용도리 목적이었으나 여러 종류의 운영체제를 사용하는 컴퓨터들이 통신하능 니터넷이 등장하자 운영체제에 독립적인 Oak가 이에 적합하다고 판단하여 Oak를 인터넷에 적합하도록 그 개발 방향을 바꾸면서 이름을 자바(Java)로 변경하였으며, 자바로 개발한 웹 브라우저인 '핫 자바(Hot java)'를 발표하고 그 다음 해인 1996년 1월에 자바의 정식 버전을 발표했다.

그 당시만 해도 자바로 작성된 애플릿(ㅁApplet)은 정적인 웹페이지에 사운드와 애니메이션 등의 멀티미디어적인 요소들을 제공할 수 있는 유일한 방법이었기 때문에 많은 인기를 얻고 단 기간에 많은 사용자층을 확보할 수 있었다.

그러나 보안상의 이유로 최신 웹 브라우저에서 애플릿을 더 이상 지원하지 않게 되었다.

대신 서버 쪽 프로그래밍을 위한 서블릿(Serviet)과 JSP(Java Server Pages)가 더 많이 사용도기ㅗ 있다. 그리고 구글의 스마트폰 운영체제인 안드로이드에서도 Java를 사용한다.

앞으로는 자바의 원래 목표였던 소규모 가전제푸모가 대규모 기업환경을 위한 소프트웨어 개발 분야에 활발히 사용될 것으로 기대된다.

1.3 자바언어의 특징

자바는 최근에 바룦된 언어답게 기존의 다른 언어에는 없는 많으 ㄴ장점들을 가지고 있다.

그 중 대표적인 몇 가지에 대해서 알아보도록 하자.

1. 운영체제에 독립적이다.

 기존의 언어는 한 운영체제에 맞게 개발된 프로그램을 다른 종류의 운영체제에 적용하기 위해서는 많은 노력이 필요하엿지만, 자바에서는 더 이상 그런 노력을 하지 않아도 된다. 이것은 일종의 에뮬레이터인 자바가상머신(JVM)을 통해서 가능한 것인데, 자바 응용프로그램은 운영체제나 하드웨어가 아닌 JVAM하고만 통신하고 JVM이 자바 응용프로그램으로부터 전달받은 명령을 해당 운영체자가 이해할 수 있도록 변환하여 전달한다. 자바로 작성된 프로그램은 운영체제에 독립적이지만 JVM은 운영체제에 종속적이어서 썬에서는 여러 운영체제에 설치할 수 있는 서로 다른 버전의 JVM을 제공하고 있다.

 그래서 자바로 작성된 프로그램은 운영체제와 하드웨어 관계없이 실행 가능하며 이것을 '한번 작성하면, 어디서나 실행된다. (Write once, run anywhere)'고 표현하기도 한다.

2. 객체지향언어이다.

 자바는 프로그래밍의 대세로 자리 잡은 객체지향 프로그래밍언어(object-riented pro-gramming language)중의 하나로 객체지향개념의 특징인 상속, 캡슐화, 다형성이 잘 적용된 순수한 객체지향언어라는 평가를 받고 있다.

3. 비교적 배우기 쉽다.

 자바의 연산자와 기본구문은 C++에서, 객체지향관련 구문은 스몰톡(small talk)이라는 객체지향언어에서 가져왔다. 이들 엉ㄴ어의 장점은 취하면서 복잡하고 불필요한 부분은 과감히 제거하여 단순화함으로서 쉽게 배울 수 있으며, 간결하고 이해하기 쉬운 코드를 작성할 수 있도록 하였다. 객체지향언어의 특징인 재사용성과 유지보수의 용이성 등의 많은 장점에도 불구하고 배우기가 어렵기 때문에 많은 사용자층을 확보하지 못했으나 자바의 간결하면서도 명료한 객체지향적 설계는 사용자들이 객체지향개념을 보다 쉽게 이해하고 활용할 수 있도록 하여 객체지향 프로그래밍의 저변확대에 크게 기여했다.

4. 자동 메모리 관리(Garbage Collection)

 자바로 작성된 프로그램이 실행되면, 가비지컬렉터(garbage collector)가 자동적으로 메모리를 관리해주기 때문에 프로그래먼느 메모리를 따로 관리하지 않아도 된다. 가비지 컬렉터가 없다면 프로그래머가 사용하지 않는 메모리를 체크하고 반환하는 일을 수동적으로 처리해야 할 것이다. 자동적으로 메모리를 관리한다는 것이 다소 비효율적인 면도 있지만, 프로그래머가 보다 프로그래밍에 집중할 수 있도록 도와준다.

5. 네트워크가 분산처리를 지원한다.

 인터넷과 대규모 분산환경을 염두에 둔 까닭인지 풍부하고 다양한 네트워크 프로그래밍 라이브러리(Java API)를 통해 비교적 짧은 시간에 네트워크 관련 프로그램을 쉽게 개발 할 수 있도록 지원한다.

6. 멀티쓰레드를 지원한다.

 일반적으로 멀티쓰레드(multi-thread)의 지원은 사용되는 운영체제에 따라 구현방법도 상이하며, 처리 방식도 다르다. 그러나 자바에서 개발되는 멀티 쓰레드 프로그램은 시스템과는 관계없이 구현가능하며, 관련된 라이브러리(Java API)가 제공되므로 구현이 쉽다.

그리고 여러 쓰레드에 대한 스케줄링(Scheduling)을 자바 인터프리터가 담당하게 된다.

7. 동적 로딩(Dynamic Loading)을 지원한다.

 보통 자바로 작성된 애플리케이션은 여러 개의 클래스로 구성되어 있다. 자바는 동적 로딩을 지원하기 때문에 실행 시에 모든 클래스가 로딩되지 않고 필요한 시점에 클래스를 로딩하여 사용할 수 있다는 장점이 있다. 그 외에도 일부 클래스가 변경되어도 전체 애플리케이션을 다시 컴파일하지 않아도 되며, 애플리케이션의 변경사항이 발생해도 비교적 적은 작업만으로도 처리할 수 있는 유연한 애플리케이션을 작성할 수 있다.

※ 자바의 단점으로는 속도문제가 가장 대표적인 것인데 바이트코드(byte code)를 하드웨어의 기계어로 바로 변환해주는 JIT컴파일러와 Hotspot과 같은 신기술의도입으로 JVM의 기능이 향상됨으로써 속도문제가 상당히 개선되었다.

1.4 JVM(Java Virtual Machine)

JVM은 'Java virtual machine'을 줄인 것으로 직역하면 '자바를 실행하기 위한 가상 기계'라고 할 수 있다. 가상 기계라는 말이 좀 어색하겠지만 영어구너에서는 컴퓨터를 머신 (machine)이라고도 부르기 때문에 '머신'이라는 용어대신 '컴퓨터'를 사용ㄴ해서 '자바를 실행하기 위한 가상 커뮾터'라고 이해하면 좋을 것이다.

'가상 기계(virtual machine)'는 소프트웨어로 구현된 하드웨어를 뜻하는 넓은 의미의 용어이며, 컴퓨터의 성능이 향상됨에 따라 점점 더 많은 하드웨어들이 소프트웨어화되어 컴퓨터 속으로 들어오고 있다. 그 예로는 TV와 비디오를 소프트웨어화한 윈도우미디어 플레이어라던가, 오디오 시스템을 소프트웨어한 윈앰프(winamp)등이 있다.

 이와 마찬가지로 '가상 컴퓨터(virtual computer)'는 실제 컴퓨터(하드웨어)가 아닌 소프트웨어로 구현된 컴퓨터라는 뜻으로 컴퓨터 속의 컴퓨터라고 생각하면 된다.

 자바로 작성된 애플리케이션은 모두 이 가상 컴퓨터(JVM)에서만 실행되기 때문에, 자바애플리케이션이 실행되기 위해서는 반드시 JVM이 필요하다.

일반 애플리케이션의 코드는 OS만 거치고 하드웨어로 전달되는데 비해 Java애플리케이션은 JVM을 한번 더 거치기 때문에, 그리고 하드웨어에 맞게 완전히 컴파일된 상태가 아니고 실행 시에 해석(interpret)되기 때문에 속도가 느리다는 단점을 가지고 있다. 그러나 요즘엔 바이트코드(컴파일된 자바코드)를 하드웨어의 기계어로 바로 변환해주는 JIT컴파일러와 향상된 최적화 기술이 적용되어서 속도의 격차를 많이 줄였다.

일반 애플리케이션은 OS와 바로 맞붙어있기 때문에 OS종속적이다. 그래서 다른 OS에서 실행시키기 위해서는 애플리케이션을 그 ㅇOS에 맞게 변경해야 한다. 반면에 Java애플리케이션은 JVM하고만 상호작용을 하기 때문에 OS와 하드웨어에 독립적이라 다른 OS에서도 프로그램의 변경없이 실행이 가능한 것이다. 단, JVM은 OS에 종속적이기 때문에 해당 OS에서 실행가능한 JVM이 필요하다.

그래서 썬에서는 일반적으로 많이 사용되는 주요 OS용 JVM을 제공하고 있고, 이렇게 함으로써 자바의 중요한 장점 중의 하나인 "Write once, run anywhere.(한 번 작성하면 어디서든 실행된다.)"이 가능하게 되는 것이다.