Java 컬렉션 프레임워크 (List, Set, Map, Queue)

✨ 컬렉션 프레임워크(Collection Framework)

자바에서 데이터 그룹을 효과적으로 저장, 관리, 처리할 수 있는 클래스와 인터페이스의 집합

1. List 인터페이스

1-1. ArrayList

• 동적으로 크기가 조절되는 배열 기반의 리스트.
• 빠른 임의 접근이 가능하며 데이터를 순차적으로 저장.

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

public class ArrayListExample {
    public static void main(String[] args) {
   		 //String 데이터형 리스트 객체 생성
        List<String> arrayList = new ArrayList<>(); 

        // 요소 추가
        arrayList.add("fever");
        arrayList.add("max");
        arrayList.add("cookie");

        // 요소 출력
        for (String str : arrayList) {
            System.out.println(str);
        }
    }
}

💻 출력 결과
fever
max
cookie

1-2. LinkedList

• 노드로 연결된 리스트 구조.
• 삽입 및 삭제가 빠르고 중간에 요소를 삽입, 삭제하는 데 유용.

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

public class LinkedListExample {
    public static void main(String[] args) {
        // LinkedList 생성
        List<String> list = new LinkedList<>();

        // 노드로 연결된 리스트 구조
        // 삽입 및 삭제가 빠르고 중간에 요소를 삽입, 삭제하는 데 유용
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        list.add("Orange");

        // 중간에 요소 삽입 (1번 인덱스에 추가)
        linkedList.add(1, "Grapes");

        // 출력
        System.out.println("첫번째 출력");
        for (String fruit : list) {
            System.out.println(fruit);
        }

        // 중간의 요소 삭제
        linkedList.remove(2); (2번 인덱스 삭제)

        // 출력
        System.out.println("두번째 출력");
        for (String fruit : list) {
            System.out.println(fruit);
        }
    }
}

💻 출력 결과
첫번째 출력
Apple
Grapes
Banana
Orange
두번째 출력
Apple
Banana
Orange

1-3 Vector

• 과거 버전에서 사용되던 동기화된 메서드로 구성된 리스트. (스레드 동기화(synchronization)를 지원하기 위해 사용)
• 대부분의 경우 ArrayList나 LinkedList를 사용하는 것이 권장되지만, 특별한 상황에서 사용될 수 있음.

import java.util.Vector;
public class VectorExample {
    public static void main(String[] args) {
        // Vector 생성
        Vector<Integer> vector = new Vector<>();

        // 스레드 1이 요소 추가
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                vector.add(i);
                System.out.println("Thread 1: " + i);
            }
        });

        // 스레드 2가 요소 추가
        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 5; i < 10; i++) {
                vector.add(i);
                System.out.println("Thread 2: " + i);
            }
        });

        // 스레드 1과 스레드 2 동시 실행
        thread1.start();
        thread2.start();

        // 메인 스레드가 기다림
        try {
            thread1.join();
            thread2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 출력
        System.out.println("Vector");
        for (Integer value : vector) {
            System.out.println(value);
        }
    }
}

2. Set 인터페이스

2-1. HashSet

• 해시 테이블을 기반으로 한 집합.
• 중복을 허용하지 않고, 순서가 없음

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

public class HashSetExample {
    public static void main(String[] args) {
        // HashSet 생성
        Set<String> hashSet = new HashSet<>();

        // 해시 테이블을 기반으로 한 집합
        // 중복을 허용하지 않고, 순서가 없음
        hashSet.add("Apple");
        hashSet.add("Banana");
        hashSet.add("Orange");

        // 중복된 요소 추가 시도
        hashSet.add("Apple"); // 중복된 요소는 허용되지 않음

        // 출력
        System.out.println("HashSet");
        for (String fruit : hashSet) {
            System.out.println(fruit);
        }
    }
}

💻 출력 결과
HashSet:
Apple
Grapes
Orange

2-3. LinkedHashSet

• HashSet의 기능에 연결 리스트의 순서를 추가한 집합.
• 삽입 순서를 유지하면서 중복을 허용하지 않음.

2-4. TreeSet

• 이진 검색 트리를 기반으로 한 집합.
• 요소들이 정렬된 순서로 저장되며, 검색과 삽입이 빠름.

3. Map 인터페이스

3-1. HashMap

• 해시 테이블을 기반으로 한 키-값 쌍의 맵.
• 순서가 없고, 중복된 키를 허용하지 않음.

import java.util.HashMap;

public class HashMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        // HashMap 생성
        HashMap<String, Integer> hashMap = new HashMap<>();

        // 값 추가
        hashMap.put("One", 1);
        hashMap.put("Two", 2);
        hashMap.put("Three", 3);

        // 값 조회
        System.out.println("key 'Two': " + hashMap.get("Two"));
    }
}

💻 출력 결과
key 'Two': 2

3-2. LinkedHashMap

• HashMap의 특징에 연결 리스트를 추가하여 순서를 유지한 맵.
• 삽입 순서나 액세스 순서에 따라 정렬 가능.

import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map;

public class LinkedHashMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        // LinkedHashMap 생성
        LinkedHashMap<String, Integer> linkedHashMap = new LinkedHashMap<>();

        // 값 추가
        linkedHashMap.put("One", 1);
        linkedHashMap.put("Two", 2);
        linkedHashMap.put("Three", 3);

        // 순서 출력
        for (Map.Entry<String, Integer> entry : linkedHashMap.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());
        }
    }
}

💻 출력 결과
One: 1
Two: 2
Three: 3

3-3. TreeMap

• 이진 검색 트리를 기반으로 한 키-값 쌍의 맵.
• 키 값에 대해 정렬되어 있음.

import java.util.TreeMap;

public class TreeMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        // TreeMap 생성
        TreeMap<String, Integer> treeMap = new TreeMap<>();

        // 값 추가
        treeMap.put("Three", 3);
        treeMap.put("One", 1);
        treeMap.put("Two", 2);

        // 정렬된 순서 출력
        for (String key : treeMap.keySet()) {
            System.out.println(key + ": " + treeMap.get(key));
        }
    }
}

💻 출력 결과
One: 1
Two: 2
Three: 3

4. Queue 인터페이스

4-1. PriorityQueue

• 우선순위 큐를 구현한 클래스.
• 우선순위에 따라 요소를 저장하고 반환.

import java.util.PriorityQueue;

public class PriorityQueueExample {
    public static void main(String[] args) {
        // PriorityQueue 생성
        PriorityQueue<Integer> priorityQueue = new PriorityQueue<>();

        // 값 추가
        priorityQueue.offer(3);
        priorityQueue.offer(1);
        priorityQueue.offer(2);

        // 우선순위에 따라 출력
        while (!priorityQueue.isEmpty()) {
            System.out.println(priorityQueue.poll());
        }
    }
}

💻 출력 결과
1
2
3