Java 기초 Part 1: 백엔드 배경과 Java 실행 구조

IP와 Port

통신을 하려면 IP와 포트 정보가 모두 필요합니다.
네트워크에서 프로세스 통신을 식별하는 기본 식별자는 IP + PORT입니다.

Localhost vs 127.0.0.1

동일 호스트 내에서 프로세스 간 통신할 때 사용하는 이름: localhost (도메인 이름), 127.0.0.1 (IP 주소)

Process와 Port

python webserver.py
npm run dev
java -jar ./target/ideoperators-0.0.1-SNAPSHOT.jar

Process vs Thread

한 프로세스 내부에서 여러 스레드를 실행할 수 있습니다.

Public IP와 Private IP

Gateway, Router, Load Balancer

Frontend / Backend

Frontend

Back end

현대적 Frontend/Backend 구조

최초 1회 HTML을 로드한 뒤에는 페이지 전체 새로고침 없이 JavaScript가 동적으로 화면을 바꿉니다(SPA 구조).
Client side에서 상태와 변수 데이터를 생성·처리하여 화면을 갱신합니다.

JSON Format

JSON (JavaScript Object Notation)

{
  "name": "John Doe",
  "age": 30,
  "isMarried": false,
  "children": ["Anna", "Ben"],
  "address": {
    "city": "Seoul",
    "zipCode": "12345"
  }
}

YAML Format

name: John Doe
age: 30
isMarried: false
children:
  - Anna
  - Ben
address:
  city: Seoul
  zipCode: "12345"

JSON vs YAML

좋은 소프트웨어란?

소프트웨어 아키텍처 비교

---- 여기부터 다듬어야 한다.

Java의 역사

Java 등장 이전의 주요 어려움 (1990년대 초반)

• 플랫폼 종속성 묹제 (OS 하드웨어 의존)
• 메모리 관리의 어려움
• 메모리 직접 접근 및 OS 권한을 가지는 프로그램으로 인한 보안 취약
• 네트워크 / 분산 프로그램 개발의 어려움

Java의 등장

하드웨어와 OS 중심 개발에서 "플랫폼 독립적, 네트워크 중심, 엔터프라이즈 중심 개발"로 패러다임 전환을 위해 등장

flowchart LR
  S0["Java 등장 이전 (1990년대 초반)"]
  S1["플랫폼 종속성 묹제"]
  S2["메모리 관리의 어려움"]
  S3["보안 취약성 (직접 메모리 접근/OS 권한)"]
  S4["네트워크/분산 개발의 어려움"]
  S5["Java의 등장"]
  S6["write once, run anywhere"]
  S7["Garbage Collection"]
  S8["샌드박스 + 클래스 로딩 검증"]
  S9["네트워크 중심 설계 (java.net, socket/http/URL)"]
  S10["대규모 엔터프라이즈에 적합"]

  S0 --> S1 --> S2 --> S3 --> S4 --> S5
  S5 --> S6 --> S7 --> S8 --> S9 --> S10

Java 버전/시스템 정리

Interpreter 와 Compiler

소스 코드를 기계가 이해할 수 있는 기계어로 변환 파일을 여기 저기서 바로 실행
소스 코드를 한 줄(또는 일정 단위)씩 읽어서 해석(interpret) -> 기계어 실행 -> 실행

flowchart TB
  P["소스 코드"] --> A1["한 줄/구간 해석 (Interpreter)"]
  P --> B1["전체 변환 (Compiler)"]
  A1 --> A2["기계어 실행"]
  B1 --> C1["바이트코드 생성/변환"]
  C1 --> C2["실행 중 계속 해석/변환"]
  B1 --> C3["실행 전 변환 완료"]
  A2 --> D["실행 결과"]
  C2 --> D
  C3 --> D

언어 방식/실행 방식 정리

flowchart TD
  L["언어별 방식 정리"]
  L1["C / Rust / Go: 컴파일 -> Native 실행"]
  L2["Java: .class 바이트코드 + JIT -> Native"]
  L3["Python: .pyc 바이트코드, VM 기반 실행"]
  L4["JavaScript: 실행 시 바이트코드 + JIT"]
  L --> L1 --> L2 --> L3 --> L4

언어별 Position

언어별 Position (중복 정리)

Java 프로그램의 구조 자바 둘러보기

// 패키지 선언 (선택 사항)
package edu.skala;
// 클래스 선언
public class HelloSkala {
// main 메서드 (프로그램의 시작점)
public static void main(String[] args) {
// 실행할 코드 작성
System.out.println("Hello, Skala!");
// 다른 메서드들 (선택 사항)
public void anotherMethod() {
// ...
}
}
}

Java 메모리 구조

Java 프로그램이 실행될 때 메모리는 여러 영역으로 나뉘어 사용됩니다. 그중 초보자가 가장 먼저 이해할 영역은 Stack과 Heap입니다.

쉽게 비유하면 다음과 같습니다.

아주 간단한 예시

class Person {
    String name;
}

public class MemoryExample {
    public static void main(String[] args) {
        int age = 20;
        Person person = new Person();
        person.name = "민형";

        printPerson(person);
    }

    static void printPerson(Person target) {
        System.out.println(target.name);
    }
}

위 코드가 실행되는 과정을 순서대로 보면 다음과 같습니다.

1. main()이 시작되면 main용 Stack 프레임이 만들어집니다.
2. int age = 20에서 age와 숫자 20은 main 프레임 안에 저장됩니다.
3. new Person()은 Heap에 실제 Person 객체를 만듭니다.
4. person 변수에는 객체 자체가 아니라 Heap에 있는 객체를 찾아가기 위한 참조값이 저장됩니다.
5. printPerson(person)을 호출하면 새로운 printPerson용 Stack 프레임이 쌓입니다. 매개변수 target도 이 프레임에 저장됩니다.
6. printPerson()이 끝나면 target이 들어 있던 프레임은 제거됩니다.
7. main()까지 끝나고 더 이상 Person 객체를 가리키는 변수가 없으면, 해당 객체는 나중에 Garbage Collector의 정리 대상이 됩니다.

즉, person은 Stack에 있는 “창고 위치 메모”이고, new Person()으로 만들어진 실제 객체는 Heap에 있습니다.

flowchart TB
  Main["main Stack 프레임<br/>age = 20<br/>person = 참조값"]
  Print["printPerson Stack 프레임<br/>target = 참조값"]
  Person["Heap<br/>Person 객체<br/>name = 민형"]
  GC["Garbage Collector"]

  Main -->|person이 가리킴| Person
  Print -->|target이 가리킴| Person
  Main -. 메서드 호출 .-> Print
  Person -. 더 이상 참조되지 않으면 .-> GC

Stack과 Heap의 차이 기억하기

• 메서드가 호출되면 Stack에 작업 공간이 생기고, 메서드가 끝나면 사라집니다.
• int, double, boolean 같은 기본형 지역 변수는 보통 Stack 프레임에서 바로 관리됩니다.
• new Person(), new int[3]처럼 만든 객체와 배열은 Heap에 생성됩니다.
• 객체 변수는 객체 그 자체가 아니라 Heap의 객체를 가리키는 참조값을 담습니다.
• Heap의 객체를 더 이상 아무도 사용하지 않으면 Garbage Collector가 정리합니다.

static void example() {
    int number = 10;          // Stack 프레임에 값 저장
    Person p = new Person();  // p는 Stack, 실제 Person 객체는 Heap
} // example()의 Stack 프레임은 제거됨

여기서 example()이 끝나면 number와 p는 사라집니다. p가 가리키던 Person 객체도 다른 곳에서 사용하지 않는다면 Garbage Collector가 나중에 Heap에서 정리할 수 있습니다.

자바와 JVM

JVM Java Virtual Machine 자바를 실행하기 위한 가상 머신
Java 어플리케이션은 JVM 위에서 동작하기 때문에 OS에 종속적이지 않음

Java 어플리케이션
   ↓
JVM
   ↓
OS Windows, MacOS
   ↓
컴퓨터

Java 파일과 컴파일

flowchart LR
  JavaFile[".java 파일"] --> Compile["컴파일"]
  Compile --> Bytecode[".class (바이트코드)"]
  Bytecode --> JVM["JVM 실행 엔진"]
  JVM --> OS["OS 독립 실행"]