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코틀린 문법 총 정리 (1) JAVA, Kotlin 언어들의 특징

Posted Jan 9, 2024
By Hyunmin Choi
21 min read

JAVA, Kotlin 언어들의 특징

차이점

언어 및 생태계

자바

  • 자바는 객체지향 프로그래밍 언어로 JVM(JAVA Virtual Machine)에서 실행.
  • 엔터프라이즈 애플리케이션 및 안드로이드 앱 개발 등 다양한 분야에서 사용 가능

코틀린

  • JetBrains에서 개발한 JVM 및 안드로이드에서 실행되는 공식적인 안드로이드 언어.
  • 자바와의 100% 상호 운용성을 제공하면서 더 간결하고, 안정한 문법 제공

타입 시스템

자바

  • 정적 타입 언어이며, 컴파일 타임에 타입을 확인함.
  • 명시적으로 타입 선언해야 함.
    • 단, 자바 10부터 도입된 로컬 변수 타입 추론 이라는 기능을 존재.
    • 이는 var 키워드를 사용하여 변수를 선언할 때 컴파일러가 우변의 표현식을 기반으로 변수의 타입을 추론할 수 있게 하는 기능.
    • 이를 통해 코드의 가독성을 향상시키고 반복 코드를 줄일 수 있다.

코틀린

  • 정적 타입 언어이며, 자바와 마찬가지로 컴파일 타임에 타입 확인

  • 타입 추론을 통해 코드를 간결하게 작성할 수 있도록 지원

    • val (Value): val로 선언된 변수는 읽기 전용 변수. 이는 자바의 final 변수와 유사

      • val로 선언된 변수는 반드시 선언 시점에 초기화되거나 생성자에서 초기화되어야 함.

      • val a = 10는 a가 10으로 초기화되며 이후에 a의 값을 변경할 수 없다.

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        val number = 10
// number = 15  // 컴파일 오류 발생, val 변수는 재할당할 수 없습니다.

    • var (Variable): var로 선언된 변수는 변경 가능한 변수.

      • 이 변수에 값을 할당한 후에도 다른 값으로 변경할 수 있다.

      • var는 일반적인 변수 선언에 사용되며, 프로그램 실행 도중에 그 값이 변경될 수 있다.

      • var a = 10은 a가 10으로 초기화되지만, 이후에 a = 15와 같이 다른 값으로 변경할 수 있다.

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        var number = 10
number = 15  // 가능, var 변수는 재할당할 수 있습니다.

문법 및 특징

자바

  • 상당히 명시적이고, 문장을 많이 적어줘야 하는 언어

  • Null 안전성을 보장하기 위한 추가 노력 필요

  • 모든 변수가 Null이 될 수 없다.

  • 자바는 명시적 형 변환 사용.

  • 자바는 Null 병합 연산자??를 지원하지 않음

    • C# 같은 언어에서 ?? 연산자는 왼쪽 피연산자가 null이 아닌 경우 왼쪽 값을 반환하고, null인 경우 오른쪽 값을 반환함

      • ex) Sting op = null; String str = op ?? “Not Setting”; 해당 값의 경우 op는 null이므로 Not Setting 문자열이 반환된다. op가 null이 아니라면 op가 지닌 문자를 반환

    • Java 8 이상에서 Optional 클래스를 사용하여 비슷한 기능을 구현

    • Optional은 값이 null일 수 있는 객체를 감싸고, null 체크 없이 여러 작업을 수행할 수 있는 메서드를 제공합니다. 예를 들어, Optional.ofNullable(value).orElse(defaultValue)는 value가 null이 아닐 경우 value를 반환하고, null일 경우 defaultValue를 반환

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      import java.util.Optional;
    
public class NullMergeExample {
    public static void main(String[] args) {
        String value = null;
        String defaultValue = "Default Value";
    
        String result = Optional.ofNullable(value).orElse(defaultValue);
        System.out.println(result); // 출력: "Default Value"
    }
}

코틀린

  • 표현력이 풍부하고, 간결한 문법 제공

  • Null 안정성, 확장 함수, 데이터 클래스 등의 특징

  • 코틀린에서는 Java와 달리, null 병합 연산자가 언어 차원에서 직접 지원

    • 코틀린의 null 병합 연산자는 ?:

    • 연산자는 왼쪽 표현식이 null이 아니면 그 값을 반환하고, null이면 오른쪽 표현식의 값을 반환함.

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      fun main() {
    val value: String? = null
      //: String?: 이 부분은 변수의 타입을 지정. String은 문자열을 나타내며, 뒤에 붙은 ?는 이 변수가 null 값을 가질 수 있음을 나타냄
    val defaultValue = "Default Value"
    
    // value가 null이 아니면 value를, null이면 defaultValue를 반환합니다.
    val result = value ?: defaultValue
    
    println(result) // 출력: "Default Value"
}

  • 코틀린에서는 기본적으로 모든 타입이 null이 될 수 없으며(null-safe), 변수가 null을 가질 수 있도록 하려면 타입 뒤에 ?를 붙여야 함

  • as 키워드를 통한 타입 강제 변환(type casting) 수행 가능

    • 타입 강제 변환은 하나의 타입을 다른 타입으로 명시적으로 변환하는 것을 의미함

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      fun main() {
    val obj: Any = "This is a string"
    
    // obj를 String 타입으로 강제 변환
    val str: String = obj as String
    
    println(str) // 출력: "This is a string"
}

    • 주의할 점은 변환하려는 타입과 호환되지 않는 경우 ClassCastException이 발생할 수 있다.

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      fun main() {
    val obj: Any = 123
    
    // obj를 String 타입으로 안전하게 변환 시도
    val str: String? = obj as? String
    
    println(str) // 출력: null
}
      • obj는 Int 타입의 값을 가지고 있으므로, String으로의 변환은 실패하고 str은 null 값을 가지게 됨
      • 안전한 타입 변환을 위해서는 as? 연산자를 사용하는 것이 좋음.

비동기 프로그래밍

자바

  • Java에서 비동기 프로그래밍은 여러 방식으로 구현될 수 있는데, 그 중 스레드와 락을 사용하는 방식은 가장 기본적인 형태 중 하나

    • 스레드는 동시에 실행할 수 있는 코드의 흐름을 의미하고, 락은 여러 스레드가 동시에 같은 데이터에 접근하는 것을 조절하는 메커니즘으로 이를 통해 멀티스레딩과 동시성을 관리할 수 있다.

    • 스레드(Thread)

      • 스레드의 기본: Java에서 스레드는 Thread 클래스를 이용해 생성할 수 있다. 각 스레드는 독립적인 실행 흐름을 가지며, 주로 병렬 처리나 비동기 작업에 사용됨.
      • 스레드 생성과 실행: Thread 클래스를 상속하거나 Runnable 인터페이스를 구현하여 스레드를 만들 수 있다. start() 메서드를 호출하여 스레드를 실행시키면, 스레드는 별도의 실행 흐름에서 코드를 수행하게 됨.

    • 락(Lock)

      • 락의 필요성: 여러 스레드가 동시에 같은 데이터를 수정하려 할 때, 데이터 무결성을 보장하기 위해 락이 필요함.
      • 락의 사용: Java에서는 synchronized 키워드를 사용하여 락을 구현할 수 있다. 이 키워드가 적용된 메서드나 블록은 한 번에 하나의 스레드만 접근할 수 있도록 제한함.
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      public class ExampleThread extends Thread {
    public void run() {
        // 스레드가 수행할 작업
    }
}
    
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ExampleThread thread = new ExampleThread();
        thread.start(); // 스레드 실행
    }
}
    
// 락을 사용하는 예시
public class Counter {
    private int count = 0;
    
    public synchronized void increment() {
        count++;
    }
}
      1. ExampleThread 클래스는 스레드를 구현하며, run() 메서드 안에 스레드가 수행할 작업을 정의.
      2. Main 클래스에서는 이 스레드를 시작.
      3. Counter 클래스에서 increment 메서드는 synchronized 키워드를 사용하여 락을 구현. 이 메서드는 동시에 하나의 스레드만 접근할 수 있어, 여러 스레드가 동시에 count 값을 변경하는 것을 방지함.

  • Java 5에서 도입된 java.util.concurrent 패키지에는 ExecutorService, Future, Callable과 같은 동시성 프로그래밍을 위한 핵심 클래스들이 포함되어 Java의 동시성 프로그래밍 기능을 크게 향상

    • Java 8 이상에서는 CompletableFuture를 통해 비동기 프로그래밍을 더 쉽게 구현가능

      • ExecutorService

        • 기능: ExecutorService는 스레드 풀 관리를 위한 고급 API를 제공, 여러 스레드를 효율적으로 관리
        • 사용 방법: Executors 클래스의 정적 메서드를 사용하여 인스턴스를 생성가능, submit() 메서드를 사용하여 스레드 풀에 태스크를 제출할 수 있으며, 스레드 풀은 이 태스크들을 관리하고 실행

      • Future

        • 기능: Future는 비동기 연산의 결과를 나타내는 객체. 연산이 완료될 때까지 기다린 후 결과를 가져오거나, 연산이 완료되었는지 확인할 수 있음.
        • 사용 방법: ExecutorService를 통해 태스크를 제출하면 Future 객체가 반환. get() 메서드를 사용하여 태스크의 결과를 가져올 수 있다.

      • Callable

        • 기능: Callable은 Runnable과 유사하지만, 값을 반환하고 예외를 던질 수 있는 태스크를 나타냄
        • 사용 방법: Callable 인터페이스를 구현하는 클래스를 작성하고, 이를 ExecutorService에 제출하여 실행함. Future를 통해 결과를 받을 수 있다.

      • CompletableFuture

        • 기능: Java 8에서 도입된 CompletableFuture는 비동기 프로그래밍을 위한 강력한 도구. Future의 기능을 확장하며, 비동기 태스크의 결과를 조합하고, 에러를 처리하며, 연쇄적인 작업 흐름을 구성할 수 있게 해줌.
        • 사용 방법: CompletableFuture를 사용하여 비동기 연산을 시작하고, thenApply, thenAccept, thenCombine 등의 메서드를 연쇄적으로 사용하여 비동기 연산의 결과를 처리할 수 있음. 또한, exceptionally 메서드를 통해 예외 처리도 할 수 있다.
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        import java.util.concurrent.*;
      
public class AsyncExample {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
      
        // Callable 사용 예시
        Future<String> future = executor.submit(() -> {
            Thread.sleep(1000);
            return "결과";
        });
      
        System.out.println("기다리는 중...");
        String result = future.get();  // 블록되어 결과를 기다립니다.
        System.out.println(result);
      
        // CompletableFuture 사용 예시
        CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            return "비동기 결과";
        }).thenAccept(System.out::println);
      
        executor.shutdown();
    }
}

      • ExecutorService와 Future, 그리고 CompletableFuture를 사용한 간단한 비동기 프로그래밍을 보여줌

        1. Callable을 이용해 비동기 태스크를 생성하고,
        2. Future를 통해 그 결과를 기다리며,
        3. CompletableFuture를 사용하여 비동기 결과를 처리함.

코틀린

  • 코루틴을 통해 비동기 코드 작성

  • 코루틴은 코틀린에서 경량 스레드와 같은 역할을 하며, 동시성 프로그래밍을 간결하고 효율적으로 수행할 수 있게 기능

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    import kotlinx.coroutines.*
  
fun main() = runBlocking { // 메인 스레드를 블록하지 않는 메인 코루틴
    val job = launch { // 새로운 코루틴 생성 및 시작
        delay(1000L) // 1초 동안 비동기적으로 대기
        println("World!") // 대기 후 출력
    }
    println("Hello") // 코루틴이 대기 중일 때 즉시 실행
    job.join() // 코루틴의 작업이 완료될 때까지 대기
}
    1. runBlocking 블록은 메인 스레드에서 코루틴을 실행하며, 이 블록 내의 코드는 순차적으로 실행
    2. launch를 사용하여 새로운 코루틴을 시작. 이 코루틴은 delay 함수를 통해 1초 동안 비동기적으로 대기
    3. 메인 코루틴은 launch 코루틴이 대기하는 동안 “Hello”를 출력하고, job.join()을 호출하여 launch 코루틴의 작업이 완료될 때까지 대기
    4. launch 코루틴의 대기 시간이 끝나면 “World!”를 출력

    코루틴을 사용하면 비동기 코드를 더 간결하고 이해하기 쉽게 작성할 수 있으며, 콜백 지옥(callback hell)을 피할 수 있다.

공통점

자바와 코틀린

  • 정적 타입 언어. 컴파일러가 타입 오류를 잡아줄 수 있다.
    • 자바와 코틀린은 모두 정적 타입 언어. 정적 타입 언어는 변수나 함수의 타입을 컴파일 시점에 결정함.
    • 정적 타입 언어는 타입 오류를 컴파일 시점에 잡아낼 수 있다는 장점이 있음.
  • 객체 지향 프로그래밍을 지원. 클래스, 인터페이스, 상속, 캡슐화, 다형성 등을 지원함.
    • 자바와 코틀린은 모두 객체 지향 프로그래밍을 지원.
    • 객체 지향 프로그래밍은 클래스, 인터페이스, 상속, 캡슐화, 다형성 등의 개념을 사용하여 프로그램을 작성하는 방식.
    • 객체 지향 프로그래밍은 프로그램의 구조를 명확하게 하고, 유지 보수성을 높이는 데 도움이 됨.
  • JVM에서 실행됨. 자바와 코틀린 모두 JVM에서 실행되는 바이트 코드로 컴파일되므로, 코드 혼용 가능.
    • 자바와 코틀린은 모두 JVM에서 실행됨
    • JVM은 자바 가상 머신으로, 자바 바이트 코드를 실행하는 역할을 함
    • JVM은 자바와 코틀린의 호환성을 높이는 데 중요한 역할을 함.

상호 운영성

자바와 코틀린

  • 코틀린은 100% 자바와 상호 운영이 가능하며, 자바 코드를 코틀린으로 변환하거나, 코틀린 코드를 자바로 변환 가능.
    • 코틀린이 자바 가상 머신(JVM) 위에서 실행되도록 설계되었기 때문임.
    • 기존 자바 프로젝트에 코틀린 코드를 손쉽게 추가가능
    • 반대로 코틀린 코드에 자바에서도 사용가능
    • 코틀린 코드 내에서 자바 라이브러리를 사용할 수 있고, 자바 프로젝트에서도 코틀린으로 작성된 클래스나 함수를 사용할 수 있음.
  • 그러나 코틀린이 제공하는 몇몇 특징들은 자바에서 직접적으로 사용할 수 없거나, 사용하기 위해서는 추가적인 고려가 필요할 수 있다.
    • 코틀린의 널 안정성(null-safety) 특성이나 확장 함수(extension functions) 같은 기능들은 자바에서는 자연스럽게 사용되지 않을 수 있음.
    • 최소 JDK 요구 사항: 코틀린 1.3 이상은 JDK 6 이상에서 동작하도록 설계
    • 특정 JDK 버전에서의 추가 기능: 코틀린은 일부 JDK 버전에서만 제공되는 특정 기능을 활용할 수 있음 예를 들어, JDK 8의 람다 표현식과 스트림 API는 코틀린 코드에서도 활용될 수 있음
    • 호환성 모드: 코틀린은 JDK 버전에 따라 호환성 모드를 제공하여, 더 낮은 버전의 JDK에서도 코틀린 코드가 잘 동작하도록 지원
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