Chapter 15. 컬렉션 자료구조
15.1. 컬렉션 프레임워크
자바 컬렉션 프레임워크는 객체를 효율적으로 저장·검색·삭제할 수 있도록 자료구조를 제공한다.
핵심 인터페이스는 Collection과 Map이다.
1. Collection
- List (
ArrayList,Vector,LinkedList)
: 저장 순서를 유지, 중복 저장 가능 - Set (
HashSet,TreeSet)
: 저장 순서 유지 안 함, 중복 저장 불가
2. Map
- (
HashMap,Hashtable,TreeMap,Properties)
: 키-값(Entry)으로 저장,
키는 중복 저장 불가, 값은 중복 가능
15.2. List Collection
특징
- 객체 저장 시 인덱스가 부여된다.
- 인덱스로 검색·삭제 가능.
- 객체의 번지를 저장하므로 같은 객체를 중복 저장할 수 있다.
null저장 가능.
주요 메소드
-
추가
boolean add(E e): 맨 끝에 추가void add(int index, E element): 인덱스에 추가E set(int index, E element): 지정 인덱스의 객체를 변경
-
검색
boolean contains(Object o): 포함 여부boolean isEmpty(): 비었는지 확인int size(): 저장된 객체 수E get(int index): 인덱스의 객체 반환
-
삭제
void clear(): 전체 삭제E remove(int index): 인덱스의 객체 삭제boolean remove(Object o): 해당 객체 삭제
1) ArrayList
- 크기 제한 없이 객체 저장 가능.
- 삭제 시 뒤의 모든 인덱스를 앞으로 당김 → 삽입/삭제가 빈번하면 성능 저하.
- 선언 예시:
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("A");
list.add("B");
System.out.println(list.get(0)); // A2) Vector
- 내부 구조는
ArrayList와 동일. - 동기화(synchronized) 되어 있어 멀티스레드 환경에서 안전.
List<Integer> vector = new Vector<>();
vector.add(1);
vector.add(2);
System.out.println(vector.size()); // 23) LinkedList
- 인접 객체를 체인(링크) 형태로 연결.
- 삽입/삭제 시 인덱스 이동이 없어 빠르다.
List<String> linkedList = new LinkedList<>();
linkedList.add("X");
linkedList.add("Y");
linkedList.remove("X");
System.out.println(linkedList); // [Y]15.3. Set 컬렉션
특징
- 저장 순서 유지 안 됨.
- 중복 저장 불가,
null은 1개 가능. - 구현체:
HashSet,LinkedHashSet,TreeSet.
주요 메소드
-
추가
boolean add(E e): 성공 시true, 중복 시false
-
검색
boolean contains(Object o)boolean isEmpty()int size()Iterator<E> iterator(): 반복자 획득
-
삭제
void clear()boolean remove(Object o)
1) HashSet
hashCode()값과equals()값이 같으면 같은 객체로 간주.
Set<String> set = new HashSet<>();
set.add("Java");
set.add("Java"); // 중복 저장 안 됨
System.out.println(set.size()); // 12) Iterator
- Set은 인덱스로 접근 불가 → 반복자 사용
Set<String> set = new HashSet<>();
set.add("A");
set.add("B");
Iterator<String> iter = set.iterator();
while (iter.hasNext()) {
String element = iter.next();
System.out.println(element);
}Iterator 메소드
boolean hasNext(): 다음 요소 존재 여부E next(): 다음 요소 반환void remove(): 최근 반환한 객체 삭제
15.4. Map 컬렉션
특징
- Key-Value 쌍(Entry) 형태 저장.
- 키 중복 불가, 값 중복 가능.
- 같은 키로 저장하면 기존 값이 덮어쓰기 됨.
주요 메소드
-
추가
V put(K key, V value)
-
검색
boolean containsKey(Object key)boolean containsValue(Object value)boolean isEmpty()int size()Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()Set<K> keySet()Collection<V> values()
-
삭제
void clear()V remove(Object key)
1) HashMap
hashCode()와equals()기준으로 동일 키 여부 판단.
Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
map.put(1, "Java");
map.put(2, "Python");
System.out.println(map.get(1)); // Java2) Hashtable
HashMap과 구조 동일.- 동기화된 메소드 제공 → 멀티스레드 환경에서 안전.
Map<String, String> table = new Hashtable<>();
table.put("id", "admin");
System.out.println(table.containsKey("id")); // true3) Properties
Hashtable의 하위 클래스.- 문자열(Key-Value) 쌍만 저장.
- 주로 설정 파일(.properties) 로 사용됨.
Properties props = new Properties();
props.setProperty("username", "admin");
props.setProperty("password", "1234");
System.out.println(props.getProperty("username")); // admin15.5. 검색 기능을 강화시킨 컬렉션
1) TreeSet
- 이진 트리 기반의
Set컬렉션. - 객체를 저장하면 자동 정렬된다. (기본은 오름차순)
TreeSet<Integer> treeSet = new TreeSet<>();
treeSet.add(3);
treeSet.add(1);
treeSet.add(2);
System.out.println(treeSet); // [1, 2, 3]2) TreeMap
- 이진 트리 기반의 Map 컬렉션.
TreeSet과 달리 키-값(Entry) 를 저장.- 저장 시 키를 기준으로 자동 정렬됨.
TreeMap<Integer, String> treeMap = new TreeMap<>();
treeMap.put(2, "B");
treeMap.put(1, "A");
treeMap.put(3, "C");
System.out.println(treeMap); // {1=A, 2=B, 3=C}3) Comparable & Comparator
TreeSet과TreeMap에 저장되는 객체는 자동 정렬되며,
정렬 기준은 객체가Comparable인터페이스를 구현해야 한다.- 정렬 기준을 외부에서 부여하려면
Comparator구현 객체를 제공한다.
(1) Comparable
-
객체 자체에 **비교 기준(자연 순서)**을 구현.
-
int compareTo(T o)- 같으면
0 - 작으면 음수
- 크면 양수
- 같으면
public class Person implements Comparable<Person> {
int age;
public Person(int age) { this.age = age; }
@Override
public int compareTo(Person o) {
return Integer.compare(this.age, o.age);
}
}(2) Comparator
-
Comparable을 구현하지 않은 객체라도,
외부 비교자(Comparator) 를 제공하면 정렬 가능. -
int compare(T o1, T o2)- 같으면
0 - 앞에 오게 하려면 음수
- 뒤에 오게 하려면 양수
- 같으면
public class Fruit {
int price;
public Fruit(int price) { this.price = price; }
}
public class FruitComparator implements Comparator<Fruit> {
@Override
public int compare(Fruit o1, Fruit o2) {
return Integer.compare(o1.price, o2.price);
}
}
// 사용 예시
TreeSet<Fruit> set = new TreeSet<>(new FruitComparator());
set.add(new Fruit(3000));
set.add(new Fruit(1000));
set.add(new Fruit(2000));15.6. LIFO, FIFO 컬렉션
자바는 스택(LIFO) 과 큐(FIFO) 자료구조를 제공한다.
1) Stack
Stack클래스는 LIFO(후입선출) 자료구조.
Stack<String> stack = new Stack<>();
stack.push("A");
stack.push("B");
System.out.println(stack.pop()); // B
System.out.println(stack.peek()); // A주요 메소드
E push(E item): 객체 저장E pop(): 맨 위 객체 꺼내기E peek(): 맨 위 객체 확인 (삭제 안 함)boolean isEmpty(): 비었는지 여부void clear(): 전체 삭제
2) Queue
Queue인터페이스는 FIFO(선입선출) 구조.- 주로
LinkedList가 구현체로 사용된다.
Queue<String> queue = new LinkedList<>();
queue.offer("A");
queue.offer("B");
System.out.println(queue.poll()); // A
System.out.println(queue.poll()); // B주요 메소드
boolean offer(E e): 객체 삽입E poll(): 객체 꺼내기
15.7. 동기화된 컬렉션
- 대부분의 컬렉션(
ArrayList,HashSet,HashMap)은 동기화 미지원 → 멀티스레드 환경에서 안전하지 않음. Vector,Hashtable은 동기화 지원.- 필요 시
Collections.synchronizedXXX()메소드로 동기화된 컬렉션을 생성 가능.
// 동기화된 List
List<Integer> syncList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
// 동기화된 Set
Set<String> syncSet = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
// 동기화된 Map
Map<String, String> syncMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());15.8. 수정할 수 없는 컬렉션
- 불변(immutable) 컬렉션 → 요소 추가/삭제 불가.
- 데이터 변경이 필요 없는 경우 안전하게 사용 가능.
1) of() 메소드
List<String> list = List.of("A", "B", "C");
Set<Integer> set = Set.of(1, 2, 3);
Map<Integer, String> map = Map.of(1, "One", 2, "Two");2) copyOf() 메소드
- 기존 컬렉션을 복사하여 불변 컬렉션 생성.
List<String> origin = new ArrayList<>();
origin.add("X");
List<String> immutableList = List.copyOf(origin);3) 배열로 생성
String[] arr = {"A", "B", "C"};
List<String> immutableList = Arrays.asList(arr);
한 발자국씩