졍's 기술 블로그

1. 프로그램(Program)

: 어떤 작업을 위해 실행할 수 있는 파일로 일반적으로 Application(End User가 사용할 수 있는 Software)이라고 많이 표현된다.

☞ Process를 이용해 실행시킨다.

2. 프로세스(Process)

: 컴퓨터에서 실행되고 있는 컴퓨터 프로그램으로 하나의 실행 단위가 된다.

☞ OS(Operating System)에서 실행 가능한 File을 Memory에 올리면 해당 File을 Process로 실행한다.

☞ 하나의 Application을 실행하면 최소 1개의 Process가 뜬다.

2.1. 구성 요소

• Register : 명령이나 주소를 갖고 있는 CPU의 한 부분
• Counter : Program 안에서 현재 어느 위치를 실행시키고 있는지 가리키는 용도로 사용
• Stack : Function Call을 했을 때 Call Stack 등이 쌓이는 곳으로 지역 변수, 매개 변수, 반환값 등 일시적인 Data가 저장됨
• Heap : Process가 가지고 있는 Memory 중 위쪽에 할당되어 있는 부분으로 동적으로 할당 가능한 Memory
  ☞ Memory Size에 제한이 없다.
• Data : Static 변수, Global 변수 저장
• Code : 실행 명령들을 포함하는 Code

2.2. 특징

• 각각 독립된 메모리 영역(Code, Data, Stack, Heap의 구조)을 할당받는다.
• 기본적으로 Process 당 최소 1개의 Thread를 가지고 있다.
• 각 Process는 별도의 주소 공간에서 실행되며, 한 프로세스는 다른 프로세스의 변수나 자료 구조에 접근할 수 없다.
• 한 Process가 다른 Process의 자원에 접근하려면 프로세스 간의 통신(IPC, Inter Process Communication)을 사용해야 한다.
  e.g., 파이프, 파일, 소켓 등을 이용한 통신 방법 이용

3. 스레드(Thread)

: Process 내에서 실행되는 여러 흐름의 단위

☞ Process는 여러 개의 Thread를 가질 수 있으며 Thread 간 자원을 공유하면서 동시에(Concurrency) 수행된다.

동시성(Concurrency) vs 병렬(Parallelism)

- 동시성(Concurrency) : 보이기에는 동시에 수행되는 것처럼 보이지만 실제로는 시간을 매우 잘게 쪼개서 CPU의 자원을 나눠서 쓰는 것 (진정한 의미의 병렬은 아님)
Multi-Threading은 Concurrency에 가깝다.

- 병렬(Parallelism) : 실제로 동시에 수행되는 것
Multi-Processing은 Parallelism에 가깝다.

3.1. 특징

• Thread는 Process 내에서 각각 Stack 영역만 따로 할당받고 Code, Data, Heap 영역은 공유한다.
• 한 Thread가 Process 자원을 변경하면, 다른 이웃 스레드(Sibling Thread)도 그 변경 결과를 즉시 볼 수 있다.

4. Thread vs Process

5. 멀티 태스킹(Multi Tasking)

: 한번에 여러 개의 Application을 실행시키는 것

☞ Multi-Processing과 Multi-Threading 기술이 가능해졌다고 설명할 수 있다.

Multi-Processing과 Multi-Threading

CPU의 최대 활용을 위해 프로그램의 둘 이상의 부분을 동시에 실행하는 기술
e.g., 하나의 Program 안에서 2개의 부분 동시 실행, 2개의 Program 동시 실행 등

5. 멀티 프로세스 (Multi Process)

: 하나의 응용프로그램을 여러 개의 프로세스로 구성해 각 프로세스가 하나의 작업(Task)을 처리하도록 하는 것

☞ Single Core에서 Multi Process 불가능

5.1. 장점 vs 단점

Context Switching (컨텍스트 전환, 작업 전환, 프로세스 전환)
: 기본적으로 CPU의 자원을 Process/Thread에서 다른 Process/Thread로 전환하는 것으로 Context 전환을 통해 여러 Process가 단일 CPU를 공유할 수 있다.
e.g., Process ↔ Process, Thread ↔ Thread, Process ↔ Thread
☞ Multi Tasking 운영체제의 주요 기능이다.

더보기

과정 : 프로세스 제어 블록(PCB, Process Control Block)에서 CPU의 컨텍스트 상태를 복원하고 저장해 나중에 같은 시점에서 Process 실행을 재개
☞ Context 전환에 따른 비용 발생

e.g., Thread ↔ Thread
1. Thread1에서 하고 있는 작업을 PCB에 저장

2. Thread2에서 PCB로부터 기존 작업을 Load해 이어서 실행

5.3. Code

# Multi Processing
import multiprocessing
import threading
import os
import time

def hello(s):
  # pid : Process ID
  print('Function start!', s, 'pid:', os.getpid(), 'thread id:', threading.get_ident())
  time.sleep(1)

# Process 생성
t1 = multiprocessing.Process(target = hello, args = ['Hello World'])
t2 = multiprocessing.Process(target = hello, args = ['Hello Jjyoung'])

t1.start()
t2.start()

# 각 Process가 끝날 때까지 기다림
t1.join()
t2.join()

# 출력을 보면 pid가 다름
Function start! Hello World pid: 1890 thread id: 139996320056768
Function start! Hello Jjyoung pid: 1891 thread id: 139996320056768

6. Multi Thread

: Process 하나에 Thread 여러 개가 들어있는 것으로 하나의 Core를 여러개의 Thread가 동시에(Concurrent하게) 접근해 Context Switching이 일어난다.
☞ Single Core에서 Multi Thread 가능

6.1. 특징

• Stack 영역은 독립적으로 할당받지만 Heap, Code 영역은 공유하고 있다.
• Windows, Linux 등 많은 운영체제들이 Multi-Porcessing을 지원하고 있지만 Multi-Threading을 기본으로 하고있다.
• Web Server는 대표적인 Multi-Thread 응용 프로그램이다.

6.2. 장점 vs 단점

동기화 문제
: Thread 간의 자원 공유는 전역 변수(Data Segment)를 이용하므로 함께 사용할 때 충돌이 발생할 수 있다.

6.3. Code

# Multi Threading
import threading
import os
import time

def hello(s):
  # pid : Process ID
  print('Function start!', s, 'pid:', os.getpid(), 'thread id:', threading.get_ident())
  time.sleep(1)

# Thread 생성
t1 = threading.Thread(target = hello, args = ['Hello World'])
t2 = threading.Thread(target = hello, args = ['Hello Jjyoung'])

t1.start()
t2.start()

# 각 Thread가 끝날 때까지 기다림
t1.join()
t2.join()

# 출력을 보면 pid는 같지만 thread id는 다름
Function start! Hello World pid: 1882 thread id: 139995620914752
Function start! Hello Jjyoung pid: 1882 thread id: 139995612522048

[참고]

https://youtu.be/RrfASw-jfZ4

https://youtu.be/dzfij2nZbRw

https://gmlwjd9405.github.io/2018/09/14/process-vs-thread.html

1. HTTP

: Web 상에서 Server와 Client가 Communication할 때 사용하는 Protocol

• Header : 전송 Method (GET, POST, ...), Client의 Browser, URL 등
• Body : 비어있거나 정보를 담아 Server에 요청

2. GET 방식

: 정보를 Server로 전송할 때 HTTP Packet Header의 URL 뒤에 Data를 기술해 전송하는 방식

2.1. 특징

• 전송 시 HTTP의 Body 부분은 비어있다.
• URL에 정보가 포함되어 있기 때문에 POST 방식에 비해 보안성이 떨어진다.
• Data에 길이 제한(Borwser 마다 상이)이 있다.
• Caching이 가능해 POST 방식에 비해 속도가 빠르다.
• 게시판 글 등 처럼 정보의 목적으로 링크를 사용할 때 GET 방식이 사용된다.
  e.g., 게시판의 특정 글을 공유할 때 URL에 해당 글의 Index 등의 정보가 포함되어야 공유받은 사람이 링크를 클릭했을 때 해당 글로 바로 접근이 가능

Caching(캐싱)
한 번 접근 후 다시 요청되는 경우 빠르게 접근하기 위해 레지스터에 Data를 저장해두는 것

3. POST 방식

: 정보를 Server로 전송할 때 HTTP Packet Body 안에 Data를 기술해 전송하는 방식

3.1. 특징

• Body에 정보가 포함되어 사용자 입장에서는 정보가 감춰지기 때문에 GET 방식에 비해 보안성이 좋다.
  ☞ Chrome 개발자 도구, Fiddler와 같은 Tool로 Data 확인이 가능해 보안성이 좋은 방식은 아니다.
• Data에 길이 제한이 없다.
• 요청받는 시간 제한이 있다.
• 대용량 Data를 전송하거나 비밀번호 등 드러나면 안되는 정보를 전송할 때 POST 방식이 사용된다.

4. GET vs POST

멱등성(Idempotent)
: 연산을 여러 번 하더라도 결과가 달라지지 않는 성질

GET 방식 : 여러 번 요청해도 응답이 같다.
POST 방식 : 리소스를 새로 생성하거나 업데이트하기 때문에 동일한 요청을 여러 번 전송해도 응답은 항상 다를 수 있다.

[참고]

https://youtu.be/GVSsaTuQcsI

[네트워크] GET, POST 설명과 차이점 (tistory.com)

[Network] GET방식과 POST방식의 차이 :: 코딩 공부 일지 (tistory.com)

1. 객체 지향 프로그래밍(OOP, Object-Oriented Programming)

: 절차지향 프로그래밍이 오로지 컴퓨터 관점에서의 프로그래밍 패러다임이라면 객체지향은 인간이 구분할 수 있는 요소를 객체로 표현한 인간 중심적 프로그래밍 패러다임

2. 기본 구성 요소

2.1. 클래스(Class)

: OOP에서 객체를 생성하기 위해 사용되는 Data Type으로 같은 종류의 집단에 속하는 속성(Attribute)과 행위(Behavior)를 변수와 메서드로 정의한 것이다.

사용자가 원하는 Data Type을 가지는 변수 및 함수를 포함할 수 있기 때문에 사용자 정의형 데이터(User-defined Data Type)로 볼 수 있다. 이 때, Class는 사용자가 원하는 Data Type을 구현하는 일종의 틀이므로 해당 Class에 대한 객체를 생성하지 않는다면 구현한 Class는 의미가 없어진다.

부모 Class의 속성을 자식 Class가 그대로 물려받아 사용할 수 있는 상속 기능을 가지고 있다.

# Person이라는 이름을 가진 class 선언
class Person:
    
    # Attribute
    name = 'Jae Young'
    age = 24
    family = ['Dad', 'Mom', 'Sister']
    
    # Method
    def sleep(self, time):
        return '{}은 {}시간 잡니다.'.format(self.name, time)

# Me 라는 객체를 선언
# 객체를 선언함으로써 Person Class는 의미를 갖는다
Me = Person()
# Person Class에 속해있는 Attribute의 값이 출력됨
print(Me.name)
print(Me.age)
print(Me.family)
# Person Class에 속해있는 Method가 실행됨
print(Me.sleep(8))

2.2. 객체(Object)

: Class에서 정의한 것을 토대로 실제 메모리에 할당된 것으로 Instance라고 부른다.

객체는 자신 고유의 속성(Attribute)을 가지며 Class에 정의한 행위(Behavior)를 수행할 수 있다. 객체의 행위는 Class에 정의된 행위에 대한 정의를 공유함으로써 메모리를 경제적으로 사용

Attribute(속성)
: Instance가 가지고 있는 변수를 의미한다.
e.g., Instance를 자동차로 봤을 때 핸들, 바퀴 등을 Attribute로 볼 수 있다.

Behavior(행위)
: Instance 내의 Attribute가 수행하는 행위를 의미한다. 즉, Class 내의 Method가 Behavior에 속한다.
e.g., Instance를 자동차로 봤을 때 자동차가 앞으로 이동하는 행위, 자동차가 뒤로 이동하는 행위는 모두 Method 즉, Behavior가 될 수 있다.

2.3. 메서드(Method), 메시지(Message)

: Class를 선언했을 때 Class 내에서 정의되는 함수를 말한다. 즉 Method는 Class에 속한 행위(Behavior)를 의미한다.

객체 간의 통신은 메시지를 통해 이루어진다.

3. 특징

: 자료 추상화를 기초로해 상속, 다형 개념이 시스템의 복잡성을 제어하기 위해 서로 맞물려 기능한다.

3.1. 자료 추상화

: 불필요한 정보는 숨기고 중요한 정보만을 표현함으로써 프로그램을 간단히 만드는 것

자료 추상화를 통해 정의된 자료형을 추상 자료형이라고 하며 추상 자료형은 자료형의 자료 표현과 자료형의 연산을 캡슐화한 것으로 접근 제어를 통해 자료형의 정보를 은닉할 수 있다.

객체 지향 프로그래밍에서 일반적으로 추상 자료형을 Class, 추상 자료형의 인스턴스를 객체, 추상 자료형에서 정의된 연산을 메소드, 메소드의 호출을 생성자라고 함

3.2. 캡슐화(Encapsulation)

: 객체의 Attribute와 Method를 논리적으로 묶어놓은 형태를 의미한다.

캡슐화의 목적
1. 코드를 재수정 없이 재활용 : 관련된 기능과 특성을 한 곳에 모으고 분류하기 때문에 객체 재활용이 원활해진다.
2. 정보 은닉 : 객체가 외부에 노출하지 않아야 할 정보 또는 기능을 접근 제어자를 통해 제어 권한이 있는 객체에서만 접근할 수 있도록 한다.

3.3. 상속

: Class를 정의할 때 계층이 나뉘어 새로운 클래스(자식 Class = Sub Class)가 기존의 클래스(부모 Class = Super Class)의 속성과 기능을 이용할 수 있게 하는 기능이다.

기능의 일부분을 변경해야할 경우 상속받은 자식 Class에서 해당 기능만 다시 수정(정의)해 사용할 수 있다.

절차 지향 프로그래밍에서 Library를 통해 다른 사람이 짜놓은 소스 코드를 가져와 사용할 수 있지만 내 의도에 맞게 수정하면 다른 Library가 되어 버전에 따라 동작하지 않을 수 있고 불필요한 코드 수정 작업을 해야하는데 이런 문제를 해결하기 위해 도입되었다.

e.g., Person이라는 Class가 정의되어 있고, Student와 Worker라는 객체가 있다고 가정했을 때 Student와 Worker가 모두 필요로 하는 공통 속성이 있을 것이고 각자 고유하게 필요로 하는 속성이 있을 것이다. 이럴 때 Inheritance를 사용하게 되면 불필요한 반복을 줄일 수 있다.

# Person Class 정의
class Person():
    
    # 생성자를 이용해 각 객체의 초기값 설정
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
    
    def sleep(self, time):
        return '{}은 {}시간 잡니다.'.format(self.name, time)

# Student Class를 정의
# 이 때 부모 Class는 Person Class가 되며 Student Class는 자식 Class가 됨
class Student(Person):
    
    def study(self, time):
        return '{}은 {}시간 공부합니다.'.format(self.name, time)

# Worker Class를 정의
# 이 때 부모 Class는 Person Class가 되며 Worker Class는 자식 Class가 됨
class Worker(Person):
    
    def work(self, time):
        return '{}은 {}시간 일합니다.'.format(self.name, time)
    
student = Student('Jae Young', 24)
worker = Worker('Gil Dong', 48)

# 각 Class 내에는 name이 존재하지 않지만 Super Class에 존재하는
# 객체의 name 속성을 상속받아 출력
print(student.study(10))
print(worker.work(12))
print()
# 각 Class 내에는 sleep()이라는 Method가 존재하지 않지만 Super Class에 존재하는
# sleep() Method를 상속받아 출력
print(student.sleep(8))
print(worker.sleep(6))

3.4. 다형성

: 어떤 한 요소에 여러 개념을 넣어 놓는 것으로 하나의 변수명, 함수명 등이 상황에 따라 다른 의미로 해석될 수 있는 것이다.

일반적으로 Overriding이나 Overloading을 의미한다.

Overriding
영어로 '최우선인'이라는 뜻을 가지고 있어 말 그대로 Class 간의 상속이 이루어질 때 Overriding할 Method를 정의하는 것이다. Super Class와 Sub Class에 동일한 이름과 동일한 Parameter를 가지는 Method가 존재한다고 가정했을 때 Sub Class의 Method가 우선순위를 가져 동작하게 된다.

Overloading
영어로 '중복'이라는 뜻을 가지고 있어 말 그대로 Operator를 중복(덮어씌워)해 동작되도록 하는 것을 말한다. Class를 정의하고 객체를 생성했을 때 Class는 기본적으로 User-defined Data Type이기 때문에 산술 연산 등의 Operator가 동작하지 않는다. 이 때 객체간의 연산을 위해 Operator Overloading을 사용한다.

더보기

Overriding

# Person Class 정의
class Person():
    
    # 생성자를 이용해 각 객체의 초기값 설정
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
        
    def duty(self, time):
        return '{}은 {}시간 일합니다.'.format(self.name, time)

# Student Class를 정의
# 이 때 부모 Class는 Person Class가 되며 Student Class는 자식 Class가 됨
class Student(Person):
    
    # Method Overriding
    def duty(self, time):
        return '{}은 {}시간 공부합니다.'.format(self.name, time)
    
    def sleep(self, time):
        return '{}은 {}시간 잡니다.'.format(self.name, time)
    
# Worker Class를 정의
# 이 때 부모 Class는 Person Class가 되며 Worker Class는 자식 Class가 됨
class Worker(Person):
    
    def sleep(self, time):
        return '{}은 {}시간 잡니다.'.format(self.name, time)
    
student = Student('Jae Young', 24)
worker = Worker('Gil Dong', 48)

# Student Class의 경우 Method Overriding이 일어났기 때문에
# Sub Class에 존재하는 Method가 우선 순위를 가져 동작
print(student.duty(10))
# Worker Class의 경우 Method Overriding이 일어나지 않았기 때문에
# Super Class에 존재하는 Method를 상속받아 동작
print(worker.duty(12))

Jae Young은 10시간 공부합니다.
Gil Dong은 12시간 일합니다.

 

Overloading

# Number Class 정의
class Number:
    
    # 객체의 초기값 설정
    def __init__(self, num):
        self.num = num

# number라는 객체 생성
number = Number(3)
# print()를 사용했을 때 원하는 결과가 출력되지 않음
print(number)
# Class 객체와 int형 Data간의 산술연산을 지원하지 않음
number + 3

# Number Class 정의
class Number:
    
    # 객체의 초기값 설정
    def __init__(self, num):
        self.num = num
        
    # str()의 재정의를 통해 print() Overloading
    def __str__(self):
        return str(self.num)
    
    # add()의 재정의를 통해 '+' Operator Overloading
    def __add__(self, other_num):
        return self.num + other_num

# number라는 객체 생성
number = Number(3)
# print()를 사용했을 때 원하는 결과가 출력
print(number.num)
# Class 객체와 int형 Data간의 산술연산을 지원
print(number + 3)

3
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3.5. 다중 상속

: 클래스가 2개 이상의 클래스로부터 상속받을 수 있게 하는 기능이다.

클래스들의 기능이 동시에 필요할 때 용이하나 클래스의 상속관계에 혼란을 줄 수 있고(e.g. 다이아몬드 상속) 프로그래밍 언어에 따라 사용 가능 유무가 다르므로 주의해서 사용해야 한다. (JAVA는 지원하지 않음)

4. 장점 vs 단점

5. 대표적인 객체 지향 언어

• Object-C
• C++
• C#
• JAVA
• Python

참고

객체 지향 프로그래밍 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전 (wikipedia.org)

객체 지향 프로그래밍이 뭔가요? (꼬리에 꼬리를 무는 질문 1순위, 그놈의 OOP) (tistory.com)

신입 개발자 기술면접 준비하기 — baealex (blex.me)

멤버 변수에 직접 접근하지 못하게 private으로 접근 지정자를 설정하고 public으로 getter, setter 메서드를 만드는 방식을 사용하면 아무나 접근 가능한데 왜 private으로 할까?

getter, setter를 사용하면 메서드를 통해서 접근하기 때문에 메서드 안에서 매개변수같이 어떤 올바르지 않은 입력에 대해 사전에 처리할 수 있게 제한하거나 조절할 수 있기 때문이다.
e.g., setter에서 유효범위를 넘은 정수가 들어왔을 때의 처리를 하고 나서 set하거나 예외 처리를 해버릴 수 있고, getter도 마찬가지로 자료에 무언가 더하거나 빼고 준다던지가 가능하다.