컬렉션 자료구조

이동주·2025년 3월 14일

JAVA

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컬렉션 프레임워크

널리 알려진 자료구조를 바탕으로 객체들을 효율적으로 추가, 삭제, 검색할 수 있도록 관련 인터페이스와 클래스들을 포함시켜 놓은 java.util 패키지
컬렉션 프레임워크를 잘 활용하면 프로그램 유지 보수에 더 좋음!
메모리에서 데이터를 관리하므로 속도가 빠름
주요 인터페이스 : List, Set, Map

List 컬렉션

객체를 인덱스로 관리하기 때문에 객체를 저장하면 인덱스가 부여되고 인덱스로 객체를 검색하고 삭제할 수 있는 기능을 제공함
순서를 유지하고 저장하며, 중복 저장이 가능함

ArrayList (반드시 알아야함!)

ArrayList에 객체를 추가하면 내부 배열에 객체가 저장되고 제한 없이 객체를 추가할 수 있음
객체의 번지를 저장하는데, 동일한 객체를 중복 저장 시에는 동일한 번지가 저장됨.

ArrayList 컬렉션에 객체를 추가 시 인덱스 0번부터 차례대로 저장됨
특정 인덱스의 객체를 제거하거나 삽입하면 전체가 앞/뒤로 1씩 당겨지거나 밀림
중간에 삽입 또는 삭제가 불가능하므로 빈번한 객체 삭제와 삽입이 일어나는 곳에는 사용하지 않는 것이 좋음

package ch15.sec02.exam01;

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;

@Data // lombok 데이터 사용
@AllArgsConstructor // lombok으로 인자를 모두 가지는 생성자 만듦
public class Board {
	private String subject;
	private String content;
	private String writer;
	
	public void print() {
		System.out.println(getSubject() + "\t" + getContent() +
				"\t" + getWriter());
	}
}

package ch15.sec02.exam01;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ArrayListExample {
	public static void main(String[] args) {
		// 파라미터를 Board 객체로 가지는 ArrayList 컬렉션 생성
		List<Board> list = new ArrayList<>();
		
		// Board 생성자에 인자 추가
		// add : 생성된 Board 객체를 List 컬렉션에 추가
		list.add(new Board("제목1", "내용1", "글쓴이1"));
		list.add(new Board("제목2", "내용2", "글쓴이2"));
		list.add(new Board("제목3", "내용3", "글쓴이3"));
		list.add(new Board("제목4", "내용4", "글쓴이4"));
		list.add(new Board("제목5", "내용5", "글쓴이5"));
		
		// size : 저장된 객체 수를 얻기
		int size = list.size();
		System.out.println("총 객체 수: " + size);
		System.out.println();
		
		// List에 3번째로 추가된 객체를 출력함
		Board board = list.get(2);
		board.print();
		
		// List에 저장된 길이만큼 for문 실행
		for(int i=0;i<list.size();i++) {
			// list에 배열에 저장되어 있는 값들을 Board 객체에 저장
			Board b = list.get(i);
			b.print();
		}
		System.out.println();
		
		// List 객체에 저장되어있는 값 중에 인덱스 2(3번째) 값 삭제
		list.remove(2);
		
		// List 객체에 저장되어있는 값 중에 인덱스 2(3번째) 값 삭제
		// 위의 구문으로 인덱스 2의 값이 삭제되었으므로, 
		// 인덱스 3번의 값이 인덱스 2번으로 옮겨짐. 그리고 인덱스 3번의 값도 삭제됨
		list.remove(2);
		
		// 향상된 for loop
		for(Board b : list) {
			b.print();
		}
	}
}

Vector

동기화된 메소드로 구성되어 있어 멀티 스레드가 동시에 Vector() 메소드를 실행할 수 없음
멀티 스레드 환경에서는 안전하게 객체를 추가 또는 삭제가 가능

package ch15.sec02.exam02;

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;

@Data // lombok 데이터 사용
@AllArgsConstructor // lombok으로 인자를 모두 가지는 생성자 만듦
public class Board {
	private String subject;
	private String content;
	private String writer;
	
	public void print() {
		System.out.println(getSubject() + "\t" + getContent() +
				"\t" + getWriter());
	}
}

package ch15.sec02.exam02;

import java.util.List;
import java.util.Vector;

import ch15.sec02.exam01.Board;

public class VectorExam {
	public static void main(String[] args) {
		// Vector 컬렉션 생성하여 List 클래스의 파라미터를 Board 객체로 사용
		// ArrayList보다 정확도가 더 좋음
		List<Board> list = new Vector<>();
		
		// Vector 대신 ArrayList도 사용할 수 있지만
		// 스레드의 갯수가 여러개일 경우 정확도가 떨어짐
		
		// 작업 쓰레드 객체 생성
		Thread threadA = new Thread() {
			public void run() {
				// 1000개의 객체 생성(1번부터 1000번까지)
				for(int i=1;i<=1000;i++) {
					list.add(new Board("제목"+i, "내용"+i, "글쓴이"+i));
				}
			}
		};
		
		// 작업 쓰레드 객체 생성
		Thread threadB = new Thread() {
			public void run() {
				// 1000개의 객체 생성(1001번부터 2000번까지)
				for(int i=1001;i<=2000;i++) {
					list.add(new Board("제목"+i, "내용"+i, "글쓴이"+i));
				}
			}
		};
		
		// 실행 시작 시간을 잡는 위치
		long start = System.nanoTime();
		
		// 스레드의 start 메소드 : 스레드를 실행할 수 있도록 하는 메소드
		// 스레드를 선언하면 반드시 실행하는 메소드를 선언해주기
		threadA.start();
		threadB.start();
		
		// 예외가 발생할 수 있는 구문
		try {
			// join : 해당 스레드의 실행이 끝날 때 까지 기다려줌
			threadA.join();
			threadB.join();
		}
		// 예외가 발생했을 때 실행되는 구문
		catch(Exception e) {
			System.out.println("예외가 발생하였습니다");
		}
		
		// 실행 종료 시간을 잡는 위치
		long end = System.nanoTime();
		System.out.println("실행시간: " + (end-start));
		
		// 저장된 객체 수 얻기
		int size = list.size();
		System.out.println("총 객체 수: " + size);
		System.out.println();
	}
}

LinkedList

인접 객체를 체인처럼 연결해서 관리
객체 삭제와 삽입이 빈번한 곳에서 ArrayList보다 유리함

package ch15.sec02.exam03;

import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;

public class LinkedListExam {
	public static void main(String[] args) {
		// ArrayList 객체 생성
		List<String> list1 = new ArrayList<String>();
		
		// LinkedList 객체 생성
		List<String> list2 = new LinkedList<String>();
		
		// 실행 시작시간과 종료시간 필드를 만듦
		long startTime;
		long endTime;
		
		// 시작시간
		startTime = System.nanoTime();
		for(int i=0; i<10000; i++) {
			// for루프 실행 내내 값을 0번째에 넣음으로써
			// 값이 내림차순으로 나옴
			list1.add(0, String.valueOf(i));
			// ArrayList는 배열을 사용함
			// 값을 0번째에 넣을 때 나머지 값들을 한칸씩 뒤로 미루는 과정에서
			// 성능이 떨어짐
		}
		endTime = System.nanoTime();
		
		// ArrayList의 저장 시간
		System.out.printf("%-17s %8d ns \n", "ArrayList 걸린 시간: ", (endTime-startTime));
		
		startTime = System.nanoTime();
		for(int i=0; i<10000; i++) {
			list2.add(0, String.valueOf(i));
			// LinkedList는 연결 리스트 구조
			// 앞에 값을 추가하는 작업이 상대적으로 빠름
		}
		endTime = System.nanoTime();
		
		// LinkedList의 저장 시간
		System.out.printf("%-17s %8d ns \n", "LinkedList 걸린 시간: ", (endTime-startTime));
	}
	
}

Set 컬렉션

수학의 집합 개념으로 객체를 중복해서 저장 불가
저장 순서가 유지되지 않으며 하나의 null만 저장할 수 있다
Map에서 사용하는 키를 Set에서 관리함

HashSet (꼭 알아야함)

동등 객체를 중복 저장하지 않음
다른 객체라도 hashCode() 메소드의 리턴값이 같고, equals() 메소드가 true를 리턴하면 동일한 객체라고 판단하고 중복 저장하지 않음

package ch15.sec03.exam01;

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class HashSetExam {
	public static void main(String[] args) {
		
		// HashSet 컬렉션 생성
		// Set : 순서가 없고 중복을 허용하지 않는 데이터를 저장하는 객체
		// HashSet : 내부적으로 해시테이블을 사용하여 데이터를 저장
		// 빠른 검색, 추가, 삭제가 가능함
		Set<String> set = new HashSet<String>();
		
		// 객체 저장
		set.add("Java");
		set.add("JDBC");
		set.add("JSP");
		set.add("Spring");
		
		// Set의 경우 중복 객체 저장을 허용하지 않음
		set.add("Java");
		
		int size = set.size();
		System.out.println("총 객체 수: " + size);
		// 마지막 Java가 중복 저장이 되지 않기 때문에 결과는 4
	}
}

package ch15.sec03.exam02;

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class HashSetExam {
	public static void main(String[] args) {
		// HashSet 컬렉션 생성 후 Set 객체에 저장!
		Set<Member> set = new HashSet<Member>();
		
		set.add(new Member("홍길동", 30));
		set.add(new Member("홍길동", 30));
		
		// 중복 저장이 되지 않으므로 결과는 1
		System.out.println("총 객체 수: " + set.size());
	}
}

package ch15.sec03.exam02;

public class Member {
	public String name;
	public int age;
	
	public Member(String name, int age) {
		this.name = name;
		this.age = age;
	}

	// hashCode를 반환하는 메소드
	// name과 age 값이 같으면 동일한 해시코드가 리턴됨
	@Override
	public int hashCode() {
		return name.hashCode() + age;
	}
	
	// name과 age가 같으면 true 리턴함
	@Override
	public boolean equals(Object obj) {
		// obj(Object) 타입의 변수를 Member 타입의 변수로 변환 가능하면 변수 target에 저장
		if(obj instanceof Member target) {
			// 
			return target.name.equals(name) && (target.age==age);
		}
		
		else {
			return false;
		}
	}
	
}

iterator() 메소드 (반복 메소드)

반복자를 얻어 Set 컬렉션의 객체를 하나씩 가져옴
현업에서 많이 쓰이는 구문

package ch15.sec03.exam03;

import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

public class HashSetExam {
	public static void main(String[] args) {
		// HashSet 컬렉션을 생성하여 Set 클래스에 저장
		Set<String> set = new HashSet<String>();
		
		// Set 객체에 문자열 삽입
		set.add("Java");
		set.add("JDBC");
		set.add("JSP");
		set.add("Spring");
		
		// Iterator : 객체를 하나씩 가져와서 처리하는 기능을 함
		// .iterator : 컬렉션에서 Iterator 객체를 생성하고 반환하는 메소드
		Iterator<String> iterator = set.iterator();
		
		// iterator.hasNext() : 리스트 등의 요소를 하나씩 순회할 때 사용
		while(iterator.hasNext()) {
			// 다음 요소를 가져올 때 사용
			String element = iterator.next();
			System.out.println(element);
			if(element.equals("JSP")) {
				//해당 요소를 삭제할 때 사용
				iterator.remove();
			}
		}
		System.out.println();
		
		// Set에 저장된 JDBC라는 문자열 삭제
		set.remove("JDBC");
		
		// set에 저장된 구문들을 모두 출력
		for(String element : set) {
			System.out.println(element);
		}
	}
}

Map 컬렉션 (많이 중요)

키와 값으로 구성된 엔트리 객체를 저장함
키는 중복 저장할 수 없지만 값은 중복 저장이 가능
기존에 저장된 키와 동일한 키로 값을 저장하면 새로운 값으로 대치
프로그래밍에서 제일 많이 사용됨

HashMap

키로 사용할 객체가 hashCode() 메소드의 리턴값이 같고 equals() 메소드가 true를 리턴할 경우 동일 키로 보고 중복 저장을 허용하지 않음

package ch15.sec04.exam01;

import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Map.Entry;
import java.util.Set;

public class HashMapExam {
	public static void main(String[] args) {
		// Map<>() : 키와 값을 쌍으로 저장하는 자료구조
		// 키를 String 형태, 값을 Integer 형태로 저장함
		// HashMap<>() : 빠른 데이터 조회 및 추가/삭제가 가능함
		Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
		
		map.put("신용권", 85);
		map.put("홍길동", 90);
		map.put("동장군", 80);
		// 키가 같을 경우 최근에 지정한 값으로 저장됨
		map.put("홍길동", 95);
		// Map에 저장된 값들의 갯수를 출력함
		// 홍길동 키의 값이 업데이트 됐으므로 개수는 3개가 됨
		System.out.println("총 Entry 수: " + map.size());
		System.out.println();
		
		String key = "홍길동";
		// 홍길동 키에 저장된 값을 출력
		int value = map.get(key);
		System.out.println(key + ": " + value);
		System.out.println();
		
		// ketSet : Map에 저장된 모든 키들을 Set으로 반환하는 메소드
		// Set은 중복 값 저장 x
		Set<String> keySet = map.keySet();
		// Iterator : 컬렉션의 요소들을 하나씩 순회할 수 있는 인터페이스
		// Map에 저장된 키와 값을 얻을 수 있는 역할을 함
		Iterator<String> keyIterator = keySet.iterator();
		
		// hasNext() 다음 값이 있는지 확인
		while (keyIterator.hasNext()) {
			// next() : Set의 다음 키 값이 나옴
			String k = keyIterator.next();
			// .get(k) : 해당 키의 값을 읽어옴
			Integer v = map.get(k);
			System.out.println(k + ": " + v);
		}
		System.out.println();
		
		// map.entrySet() : Map의 모든 키-값의 쌍을 Set으로 반환함
		// Entry<> : Map의 단일요소로, 키-값의 쌍을 나타내는 인터페이스
		Set<Entry<String, Integer>> entrySet = map.entrySet();
		
		// entrySet의 값들을 순차적으로 접근하기 위한 선언
		Iterator<Entry<String, Integer>> entryIterator = entrySet.iterator();
		
		// entryIterator의 다음 값이 있는지 확인
		while(entryIterator.hasNext()) {
			// 현재 값을 반환 후 커서를 다음 요소로 이동시킴
			Entry<String, Integer> entry = entryIterator.next();
			// 현재 키 값을 반환
			String k = entry.getKey();
			// 현재 값을 반환
			Integer v = entry.getValue();
			System.out.println(k + ": " + v);
		}
		System.out.println();
		
		// map에서 홍길동 키를 삭제
		map.remove("홍길동");
		// map 안에 저장된 값들의 개수
		System.out.println("총 Entry 수: " + map.size());
		System.out.println();
	}
}

Hashtable

동기화된 메소드로 구성되어 있어 멀티 스레드가 동시에 Hashtable의 메소드들을 실행 불가
멀티 스레드 환경에서도 안전하게 객체를 추가하고 삭제할 수 있음

package ch15.sec04.exam02;

import java.util.Hashtable;
import java.util.Map;

public class HashtableExam {
	public static void main(String[] args) {
		// Hashtable : 동기화된 자료구조
		// 스레드가 여러 개 있어도 안전하게 동작할 수 있도록 함
		Map<String, Integer> map = new Hashtable<>();
		
		// Thread : 하나의 프로그램이 여러 작업을 동시에 처리할 수 있는 기능
		Thread threadA = new Thread() {
			public void run() {
				for(int i=1;i<=1000;i++) {
					// Map에 문자열과 정수값을 넣음
					map.put(String.valueOf(i), i);
				}
			}
		}; // Thread 블록에는 꼭 세미콜론 붙이기
		
		
		// Thread : 하나의 프로그램이 여러 작업을 동시에 처리할 수 있는 기능
		Thread threadB = new Thread() {
			public void run() {
				for(int i=1001;i<=2000;i++) {
					// Map에 문자열과 정수값을 넣음
					map.put(String.valueOf(i), i);
				}
			}
		}; // Thread 블록에는 꼭 세미콜론 붙이기
		
		// 스레드 실행
		threadA.run();
		threadB.run();
		
		// 예외가 발생할 수 있는 구문 처리
		try {
			// join : 스레드의 실행이 끝날 때 까지 기다리는 역할
			threadA.join();
			threadB.join();
		}
		// 예외 처리
		catch(Exception e) {
			System.out.println("예외 발생");
		}
		
		// map 내부의 값의 갯수를 출력
		int size = map.size();
		System.out.println("총 엔트리 수: " + size);
		System.out.println();
	}
}

Properties

Hashtable의 자식 클래스로, 키와 값을 String 타입으로 제한한 컬렉션
주로 확장자가 .properties인 프로퍼티 파일을 읽을 때 사용
프로퍼티 파일은 키와 값이 = 기호로 연결된 텍스트 파일 (ISO 8859-1 문자셋, 한글은 \u+유니코드)
Properties 객체를 생성하고, load() 메소드로 프로퍼티 파일의 내용을 메모리로 로드

driver=oracle.jdbc.OracleDirver
url=jdbc:oracle:thin:@localhost:1521:orcl
username=user
password=pwd1234
admin=\uD64D\uAE38\uB3D9

package ch15.sec04.exam03;

import java.util.Properties;

public class PropertiesExample {
	public static void main(String[] args) throws Exception{
		// Properties : Hashtable의 자식 클래스로, 키와 값을 String 값으로 제한한 컬렉션
		Properties properties = new Properties();
		
		// 해당 클래스에 있는 database.properties 파일을 불러옴
		properties.load(PropertiesExample.class.getResourceAsStream("database.properties"));
		
		// database.properties에 저장된 문자열들 얻어옴
		String driver = properties.getProperty("driver");
		String url = properties.getProperty("url");
		String username = properties.getProperty("username");
		String password = properties.getProperty("password");
		String admin = properties.getProperty("admin");
		
		System.out.println("driver : " + driver);
		System.out.println("url : " + url);
		System.out.println("username : " + username);
		System.out.println("password : " + password);
		System.out.println("admin : " + admin);
	}
}