[Java] 자바 테크 인터뷰 part3

👉🏻Java 8

◼ 스트림Stream API에 대해 설명해주세요.

• Java 8에서 나온 함수형 인터페이스, 일련의 element 들에 대한 연산을 순차적, 또는 병렬적으로 처리해 준다.
• 데이터 소스에 대한 공통된 접근 방식을 제공한다.
• 스트림은 원본 데이터를 변경하지 않는다.
• 스트림은 외부 반복을 통해 작업하는 컬렉션과는 달리 내부 반복(internal iteration)을 통해 작업을 수행한다.
• 스트림은 재사용이 가능한 컬렉션과는 달리 단 한 번만 사용할 수 있다.
• 스트림의 연산은 필터(filter)-맵(map) 기반의 API를 사용하여 지연(lazy) 연산을 통해 성능을 최적화한다.
• 스트림은 parallelStream() 메서드를 통한 손쉬운 병렬 처리를 지원한다.
• 스트림은 [스트림의 생성 -> 스트림의 중개 연산 -> 스트림의 최종 연산] 의 세 가지 단계에 걸쳐서 동작하며, 중개 연산의 경우 Stream형태로 결과를 반환하기 때문에 연속적으로 연결해서 사용할 수 있다.

◼ 스트림이 나오게된 이유는?

• 자바에서 배열이나 컬렉션을 사용할 때 여기에 저장된 데이터에 접근하기 위해서는 반복문이나 반복자(Iterator)를 사용하여 데이터에 접근해야했는데, 그렇게 되면 코드가 너무 길어지고 가독성도 떨어지고, 코드의 재사용이 거의 불가능한 상태의 코드가 탄생한다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 스트림이 등장했다.

◼ 일반적인 for-loop 보다 스트림의 for-each가 느린이유를 설명해주세요.

• 최적화문제
  Stream의 경우 비교적 최근에 나온 기능이기 때문에 Stream에 대해선 충분한 최적화가 진행되지 않았을 것이라는 추측
• for문은 단순 인덱스 기반
  for문은 단순 인덱스 기반으로 도는 반복문으로 메모리 접근이기 때문에 Stream에 비해 빠르고 오버헤드도 없다.
  stream의 경우는 JVM이 처리해줘야하는 것들이 많아 실행 시 느릴 수 밖에 없다.

◼ 함수형 인터페이스에대해 설명해주세요.

• 함수형 인터페이스란 1 개의 추상 메소드를 갖는 인터페이스를 말한다.
  ➡ 추상 메서드가 하나라는 뜻은 default method 또는 static method 는 여러 개 존재해도 상관 없다는 뜻입니다.
• Java8 부터 인터페이스는 기본 구현체를 포함한 디폴트 메서드 (default method) 를 포함할 수 있다.
• 여러 개의 디폴트 메서드가 있더라도 추상 메서드가 오직 하나면 함수형 인터페이스이다.
• 자바의 람다 표현식은 함수형 인터페이스로만 사용 가능하다.
• @FunctionalInterface 어노테이션을 사용하는데, 이 어노테이션은 해당 인터페이스가 함수형 인터페이스 조건에 맞는지 검사해준다.
• @FunctionalInterface 어노테이션이 없어도 함수형 인터페이스로 동작하고 사용하는 데 문제는 없지만, 인터페이스 검증과 유지보수를 위해 붙여주는 게 좋다.

◼ Java에서 기본 제공하는 함수형 인터페이스에대해 설명해주세요.

//기본 예시 타입
@FunctionalInterface
public interface Predicate<T> {
    boolean test(T t);
}

• Predicate
  Predicate 함수형 인터페이스는 T 타입의 인자를 받아 boolean 값을 반환합니다.
  ➡ boolean test(T t);
• Consumer
  이름에서 알 수 있듯이 Consumer 함수형 인터페이스는 데이터만 소비하고 아무것도 생성하지 않습니다. T 타입의 인자에 대해 모든 작업을 수행할 수 있으며, 반환 타입은 void입니다. 
  ➡ void accept(T t);
• Supplier
  Supplier 함수형 인터페이스는 매개변수가 존재하지 않으며, 공급자라는 이름처럼 아무것도 받지 않고 T 타입의 객체를 반환합니다.
  ➡ T get();
• Function
  Function 함수형 인터페이스는 T 타입의 인자를 받아 특정 작업을 수행 후 R 타입의 객체를 반환합니다.
  수학식에서의 함수처럼 특정 값을 받아서 다른 값으로 반환해주며, T 와 R 은 같은 타입을 사용할 수도 있습니다.
  Consumer와 Supplier의 조합입니다.
  ➡ R apply(T t);
• Runnable
  Runnable 함수형 인터페이스는 매개변수와 반환 타입이 존재하지 않습니다. run() 메서드에 정의된 코드만 실행합니다.
  Runnable 이라는 이름에 맞게 "실행 가능한" 이라는 뜻을 나타내며 이름 그대로 실행만 할 수 있다고 생각하면 됩니다.

◼ Optional 에대해 설명해주세요.

• Java8에서는 Optional<T> 클래스를 사용해 NPE(NullPointerException)를 방지할 수 있도록 도와준다. 
• Optional<T>는 null이 올 수 있는 값을 감싸는 Wrapper 클래스로, 참조하더라도 NPE가 발생하지 않도록 도와준다. Optional 클래스는 아래와 같은 value에 값을 저장하기 때문에 값이 null이더라도 바로 NPE가 발생하지 않으며, 클래스이기 때문에 각종 메소드를 제공해준다.

➡ 즉, Optional은 null 또는 값을 감싸서 NPE(NullPointerException)로부터 부담을 줄이기 위해 등장한 Wrapper 클래스이다.

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👉🏻Modifier

◼ 제어자란(modifier) ?

변수, 메소드, 클래스 선언부에 표시되어 부가적인 의미를 부여하는 키워드를 말한다. 제어자는 접근 제어자와 그 외의 제어자, 두 가지 종류로 나눌 수 있다.

• 접근제어자란
  변수 또는 메모리 접근 범위를 설정해주기 위해 사용하는 Java의 예약어를 의미합니다. 총 4가지 종류가 있습니다.
  접근 제어자는 한 번에 네 가지 중 하나만 선택해서 사용할 수 있습니다.
  • public은 접근 제한이 없으므로, 같은 프로젝트 내 어디서든 사용 가능합니다.
  • protected는 해당 패키지 내, 다른 패키지에서 상속받아 자손 클래스에서 사용이 가능합니다.
  • default는 해당 패키지 내에서만 접근이 가능합니다.
  • private는 해당 클래스 내에서만 접근이 가능합니다.
• 그외의 제어자
  • static은 클래스의, 공통적인의 의미를 가지고 있다. static이 붙은 멤버변수와 메수드, 초기화 블럭은 인스턴스가 아닌 클래스에 관계된 것이기 때문에, 인스턴스 생성 여부와 관계 없이 사용이 가능하다.
  • final은 마지막의, 변경될 수 없는 의미를 가지고 있고, 거의 모든 대상에 사용이 가능하다.
  • abstract은 추상의, 미완성의 의미를 가지고 있다. 메서드의 선언부에만 작성하고, 실제 수행내용은 구현하지 않은 추상 메서드를 선언하는데 사용된다

◼ 메소드 parameter 에 final 에 붙이는 경우를 어떻게 생각하시는지 설명해주세요

• 불변 성질을 강조하려는 경우 final 키워드를 붙여 이 매개변수의 값이 메소드 내에서 변경되지 않아야 함을 명시적으로 보장하고자 하는 의도로 사용할 수 있다고 생각합니다.
• 하지만, final 키워드를 너무 남발하면 코드가 복잡해지고 가독성이 떨어질 수 있습니다. 따라서 메소드의 로직이 복잡해지지 않는다면, 일반적으로 메소드 매개변수에 final을 굳이 붙이지 않는 것이 일반적입니다.
• 오버라이딩이 불가하고 오버로딩만 가능해진다.

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👉🏻Synchronization

◼ 동기화(synchronization) 란?

여러 개의 쓰레드가 한 개의 자원을 사용하고자 할 때, 현재 데이터를 사용하고 있는 쓰레드를 제외하고 나머지 쓰레드들은 데이터에 접근할 수 없게 막는 개념입니다.

• 멀티스레드 접근 제한 키워드 이다.
• 메소드 단위, 블록 단위 적용 가능하다.
• 단, 임계영역이 작을수록 좋기 때문에 블록 단위의 사용을 권장한다.

◼ synchronized 를 사용할 시 sychronized method, sychronized block, static sychronized method, static synchonized block 의 4가지 쓰임새 경우에 대해 설명해주세요.

• sychronized method
  • 클래스 인스턴스 에 lock을 겁니다.
  • 인스턴스에 lock을 거는 synchronized 키워드는 synchronized가 적용된 메서드끼리 일괄적으로 lock을 공유합니다.
• static sychronized method
  • static이 붙은 synchronized method는 일반적으로 생각하는 static 성질을 갖으므로 인스턴스가 아닌 클래스 단위 로 lock을 겁니다.
  • 다른 인스턴스더라도 static 메서드에 synchronized가 붙은 경우 lock을 공유하는 것을 확인할 수 있습니다.
  •  static synchronized method와 synchronized method의 lock은 공유되지 않습니다.
• sychronized block
  • 인스턴스의 block 단위 로 lock을 걸고 lock 객체를 지정해야 합니다.
  • block에 this를 명시할 경우 method에 synchornized를 붙인 것처럼 인스턴스 단위로 lock이 걸립니다.
  • block에는 객체를 지정할 수도 있고 class 형식으로 넘기면 해당 class에 lock을 걸 수 있습니다.
• static synchonized block 
  • this와 같이 현재 객체를 가르키는 표현은 사용할 수 없습니다.
    
  • static synchronized method 방식과의 차이는 lock 객체를 지정하고 block 범위를 한정 지을 수 있다는 점입니다. 클래스 단위로 lock을 공유한다는 점은 같습니다.
  • block의 인자로 정적 인스턴스나 클래스만 사용합니다.

◼ synchronized 사용 시 데드락이 발생하는 상황을 설명해주세요.

• 상호 배제 (Mutual Exclusion) : 한 자원에 대해 여러 쓰레드 동시 접근 불가
• 점유와 대기 (Hold and Wait) : 자원을 가지고 있는 상태에서 다른 쓰레드가 사용하고 있는 자원 반납을 기다리는 것
• 비선점 (Non Preemptive) : 다른 쓰레드의 자원을 실행 중간에 강제로 가져올 수 없음
• 환형대기 (Circle Wait) : 각 쓰레드가 순환적으로 다음 쓰레드가 요구하는 자원을 가지고 있는 것

위의 4가지 조건을 모두 충족할 경우 데드락이 발생하여 아무런 실행하지 못한 채 무한정 대기하게 됩니다. 

◼ volatile 키워드에 대해 설명해주세요.

동기화 문제 방지를 위해 volatile키워드를 사용합니다.

변수를 volatile로 선언하면 메인 메모리 영역을 참조하게 되므로 다른 스레드라도 같은 메모리 주소를 참조하게 됩니다.

 

특징은 아래와 같습니다.

• volatile로 선언된 변수가 있는 코드는 최적화되지 않습니다.
• volatile 키워드는 변수를 'Main Memory에 저장하겠다'라고 명시하는 것입니다.
• 변수의 값을 Read할 때마다 CPU cache에 저장된 값이 아닌, Main Memory에서 읽습니다.

 

◼ lock을 사용했을 시와 volatile을 사용할 시에, volatile 단점에 대해서 설명해주세요.

• Multi Thread 환경에서 여러개의 Thread가 write하는 상황이라면 race conditionrace을 해결할 수 없습니다. 이럴 경우에는 synchronized를 사용하여 원자성(atomic)을 보장해야 합니다.

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👉🏻Thread

◼ 자바에서 thread 를 생성하는 방법과 실행하는 방법을 설명해주세요.

자바에서 스레드를 생성하는 방법은 두 가지가 있습니다.

• Thread를 상속받는 방법
  1. Thread 클래스를 상속한 클래스 정의한다.
  2. run() 메소드를 오버라이드하여 스레드 코드 작성한다.
  3. 스레드 객체를 생성한다.
  4. start() 메소드로 스레드를 시작한다.
• Runnable 인터페이스를 구현하는 방법
  1. Runnable 인터페이스를 구현하는 클래스를 정의한다.
  2. run() 메소드를 오버라이드하여 스레드 코드를 작성한다.
  3. Runnable 객체를 생성한다.
  4. Thread 객체를 생성한다.
  5. start() 메소드로 스레드를 시작한다.

자바는 다중 상속을 허용하지 않기 때문에 Thread 클래스를 상속받게 되면 다른 클래스를 상속받을수가 없습니다. 그래서 인터페이스인 Runnable로 구현하는 방법이 일반적입니다. 또한 재사용성(reusability)이 높고 코드의 일관성(consistency)을 유지할 수 있기 때문에 보다 객체지향적인 방법이다.

참고로, 사용자가 스레드 객체를 생성하고 실행요청을 하더라도 스레드가 실행되는 것은 전적으로 JVM에 의한 스케쥴러에 따릅니다. 사용자는 Thread의 여러 메소드들을 통해서 JVM에 해당 명령들이 실행되도록 요청하는 것입니다. 

 

*스레드 Thread 란?

스레드는 프로세스안에서 실질적으로 작업을 실행하는 단위를 말합니다. 자바에서는 JVM(Java Virtual Machine)에 의해 관리됩니다.
프로세스에는 적어도 한개 이상의 스레드가 있으며, Main 스레드 하나로 시작하여 스레드를 추가 생성하게 되면 멀티 스레드 환경이 됩니다. 이러한 스레드들은 프로세스의 리소스를 공유하기 때문에 효율적이긴 하지만 잠재적인 문제점에 노출될 수도 있습니다. 

◼ Thread 실행 시 run()으로 수행할 때와 start()로 수행할 때와의 차이를 설명해주세요.

• run()
  run()을 호출하는 것은 단순히 클래스에 선언된 메서드를 호출하는 것이다.
• start()
  start()는 새로운 쓰레드가 작업을 실행하는데 필요한 호출스택(call stack)을 생성한 다음에 run()을 호출해서 생성된 호출스택에 run()이 첫번째로 올라가게 한다.

◼ 일반 방식에서 main thread가 종료되면 어플리케이션이 종료될 텐데, 멀티스레드 방식에서 main thread는 언제 종료되나요?

• 자바 어플리케이션은 main 스레드가 main() 메소드를 실행하면서 시작됩니다. main 스레드의 흐름 안에서 멀티 스레드 어플리케이션은 필요에 따라 작업 스레드를 만들어 병렬로 코드를 실행할 수 있게 됩니다.
• 싱글 스레드의 경우, 메인 스레드가 종료되면 프로세스도 종료되지만, 멀티 스레드는 메인 스레드가 종료되더라도 실행 중인 스레드가 하나라도 있다면 프로세스가 계속 실행되게 됩니다. (스레드는 병렬적으로 작업하기 때문)

결과적으로, 멀티 스레드에서 메인 스레드는 return 을 만나거나, main 메서드의 끝이오면 종료하게 된다.

 

*질문에서 원하는 답이 아닌 것 같은 느낌이 드는데 더 찾아봐야겠다..

◼ ThreadLocal 에 대해서 설명해주세요.

•  ThreadLocal은 한 쓰레드에서 읽고 쓰여질 수 있는 변수를 할당하여 접근할 수 있도록 합니다.
• 멀티 쓰레드 환경에서 각 쓰레드마다 get(), set() 메서드를 통해 독립적으로 변수에 접근할 수 있습니다. 말그대로 Thread 내부에서 사용하는 지역변수입니다.
• ThreadLocal의 기본 사용법은 다음과 같습니다.
  1. ThreadLocal 객체를 생성합니다.
  2. ThreadLocal.set() 메서드를 이용하여 현재 thread의 로컬 변수에 값을 저장합니다.
  3. ThreadLocal.get() 메서드를 이용하여 현재 thread의 로컬 변수값을 읽어옵니다.
  4. ThreadLocal.remove() 메서드를 이용하여 현재 thread 로컬 변수값을 삭제합니다.

◼ 멀티쓰레드 환경에서 ThreadLocal 을 사용할 때 유의할 점에 대해 설명해주세요.

• 스레드 로컬은 스레드 풀(thread pool)을 사용하는 환경에서는 주의해야 합니다. 스레드가 재활용될 수 있기 때문에 사용이 끝났다면 스레드 로컬을 비워주는 과정이 필수적이다. 

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👉🏻Error & Exception

◼ 예외처리를 하는 방법에 대해 설명해 주세요.

1. try, catch
   예외가 발생했을때 우리는 try ... catch ... finally 라는 키워드로 예외를 처리할 수 있거나 메소드를 호출한 곳으로 던질 수 있습니다. 한 가지 중요한 점은 자바에서 모든 예외는 Exception이라는 클래스를 상속받습니다.
   • try 블록 : 가장 먼저 실행되는 코드로 여기에서 발생한 예외는 catch 블록에서 처리된다.
   • catch 블록 : try 블록에서 발생한 예외 코드나 예외 객체를 인수로 전달받아 처리한다.
   • finally 블록 : 예외의 발생 유무에 상관없이 마지막에 무조건 실행된다.
2. throws
   말그대로 예외를 던지는 것을 뜻합니다.
   • 예외를 여기서 처리하지 않을테니 나를 불러다가 쓰는 녀석에게 에러 처리를 전가하겠다는 의미이며 코드를 짜는 사람이 이 선언부를 보고 어떤 예외가 발생할 수 있는지도 알게 해줍니다.

◼ Checked Exception 과 Unchecked Exception 의 transaction 예외 처리 방식을 설명해주세요.

1. Checked Exception
   • 명시적으로 예외 처리를 강제하기 때문에 checked exception이라 부른다.
   • 이는 Exception 클래스를 직접 상속하거나 IOException, SQLException 같은 하위 클래스를 사용하는 경우에 해당합니다. 
   • try~catch, throws 등을 사용하여 예외를 던진다.
   • 예외처리를 하지 않으면 IDE에서 컴파일시 에러를 뱉는다.
   • compile Exception으로 runtime exception 하위 exception을 제외하고 말한다.
2. Unchecked Exception
   • 강제하지 않기 때문에 UnChecked Exception이라 부른다.
   • 이 예외들은 런타임 시 발생하며, 프로그래머의 실수로 나타나는 경우이다.
   • 예외처리를 하지 않아도 IDE에서 에러를 뱉지 않는다.
   • Runtime Exception으로 실행 중 발생하는 Exception을 말한다.
   • Runtime Exception 하위의 NullPointException, IndexOutOfBoundException 등이 있다.
   • 트랜잭션을 그냥rollback
   • check 는 rollback 안시키고 커밋한다고 한다

◼ @Transactional 는 어떻게 구현되나요?

• @Transactional을 메소드 또는 클래스에 명시하면,
  AOP를 통해 Target이 상속하고 있는 인터페이스 또는 Target 객체를 상속한 Proxy 객체가 생성되며,
  Proxy 객체의 메소드를 호출하면 Target 메소드 전 후로 트랜잭션 처리를 수행합니다.

◼ @Transactional 이 붙지 않은 메소드의 내부에서 @Transactional 이 붙은 메소드를 사용할 시, 이 내부 메소드도 @Transactional이 적용될까요?

• 적용되지 않는다.
• 메서드 단위로 트랜잭션이 동작하는데, 호출되는 메서드에도 트랜잭션이 붙어있어야 적용된다. 내무 메소드에는 프록시객체가 없어서 동작하지 않는다.

 

 

참고

• https://brorica.tistory.com/entry/java-stream
• https://bcp0109.tistory.com/313
• https://kangyb.tistory.com/17
• https://icarus8050.tistory.com/95
• https://kadosholy.tistory.com/121
• https://backtony.github.io/java/2022-05-04-java-50/#synchronized-method
• https://ttl-blog.tistory.com/238#%F0%9F%A7%90%20volatile%EC%9D%98%20%EB%AC%B8%EC%A0%9C-1