Map 컬렉션 - HashMap, LinkedHashMap, Hashtable, TreeMap

GilLog·2020년 10월 18일
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Map 컬렉션이란?

Map 컬렉션은 Key와 Value로 구성된 Entry 객체를 저장하는 구조를 가지고 있다.
키는 중복 저장될 수 없고, 값은 중복 저장될 수 있다. 만약 기존 키와 동일한 키로 값을 저장하면, 새로운 값으로 바뀌게된다.

Map 컬렉션에는 HashMap, Hashtable, LinkedHashMap, Properties, TreeMap이 있다.

아래는 Map 컬렉션에서 공통으로 사용 가능한 Map 인터페이스의 메소드들이다.

기능메소드설명
추가V put(K Key, V value)주어진 key로 값을 저장한다.
새로운 key일경우 null을 return하고, 동일한 key가 있을경우 값을 대체하고 이전 값을 return 한다.
검색boolean containsKey(Object key)주어진 key가 있으면 true를 return한다.
검색boolean containsValue(Object value)주어진 value이 있으면 true를 return한다.
검색Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()key와 value의 쌍으로 구성된 모든 Map.Entry 객체를 Set에 담아 return한다.
검색V get(Object key)주어진 key가 있는 value를 return한다.
검색boolean isEmpty()컬렉션이 비어있으면 true를 return한다.
검색Set keySet()모든 key를 Set객체에 담아서 return한다.
검색int size()저장된 key의 개수를 return한다.
검색Collection values()저장된 모든 value를 Collection에 담아 return한다.
삭제void clear()모든 Map.Entry(key와 vlaue)를 삭제한다.
삭제V remove(Object key)주어진 key와 일치하는 Map.Entry를 삭제하고 value를 return 한다.

Map 컬렉션에서 객체를 추가할때, put(key, value)메소드를 사용하고, key를 이용해 value를 찾아올 때에는 get(key)메소드를 사용하고, 삭제에는 remove(key)메소드를 사용한다.


만약 전체 객체를 대상으로 하나씩 얻고 싶을 경우 아래와 같이 keySet()메소드로 모든 key를 Set 컬렉션으로 얻은 후, Iterator를 이용해 key를 하나씩 얻고 get(key)를 사용해 주면 된다.

// keySet(), Iterator를 이용한 Map 컬렉션 전체 객체 얻기
Map<String, Integer> hashMap = new HashMap<String, Integer>();
		
hashMap.put("a", 1);
hashMap.put("a", 4);
hashMap.put("b", 2);
hashMap.put("c", 3);
		
Set<String> keySet = hashMap.keySet();
Iterator<String> keyIterator = keySet.iterator();
		
// 출력 값 : a=4, b=2, c=3		
while(keyIterator.hasNext()) {
	String key = keyIterator.next();
	Integer value = hashMap.get(key);
	System.out.println(key + "의 값은 : "+value);
}

다른 방법으로는, entrySet()메소드를 사용해서 Map.Entry를 Set컬렉션으로 얻고, Iterator로 Map.Entry를 하나씩 얻은 후 getKey()와 getValue()를 사용하는 방법이다.

// keySet(), Iterator를 이용한 Map 컬렉션 전체 객체 얻기
Map<String, Integer> hashMap = new HashMap<String, Integer>();
		
hashMap.put("a", 1);
hashMap.put("a", 4);
hashMap.put("b", 2);
hashMap.put("c", 3);
		
Set<Map.Entry<String,Integer>> entrySet = hashMap.entrySet();
Iterator<Map.Entry<String, Integer>> entryIterator = entrySet.iterator();
		
// 출력 값 : a=4, b=2, c=3		
while(entryIterator.hasNext()) {
	Map.Entry<String, Integer> entry = entryIterator.next();
	String key = entry.getKey();
	Integer value = entry.getValue();
			
	System.out.println(key + "의 값은 : "+value);
}

HashMap

HashMap은 key로 사용할 객체를 hashCode(), equals()메소드를 오버라이딩해서 동등 객체가 될 조건을 정해야 한다.
이때, 동등 객체 동일한 key가 될 조건은 hashCode()의 return 값이 같고 equals()가 true를 return 해야 한다.

그래서 대부분 Key의 타입으로 hashCode()와 equals()가 오버라이딩 되어있는, String을 많이 사용한다.
HashMap을 사용하려면 아래와 같이 기본 생성자를 호출하면 된다.

import java.util.Map;
import java.util.HashMap;
  
Map<K, V> hashMap = new HashMap<K, V>();

이때, key와 value의 타입으로는 기본 타입(byte, short, int, float, double, boolean, char)을 사용할 수없고, 클래스 및 인터페이스 타입, 제너릭만 사용 가능하다.

HashMap의 특징은 아래와 같다.

  • key와 value를 하나의 쌍(entry)으로 저장하는 구조이며, 해싱(hashing)을 사용하기 때문에 많은 양의 데이터를 검색하는데 있어 뛰어난 성능을 보인다.
  • 저장되는 key와 value는 null 값을 허용한다. 단, key는 중복 불가하다.(즉, null을 가지는 key 는 2개일 수 없다)
  • key, value의 쌍으로 관리하므로, Iteration 객체를 사용하지 않고 해당 key에서 데이터의 값을 바로 추출할 수 있다.
  • 동기화가 포함되지 않으므로, 멀티스레드 환경에서의 구현이 아니라면 HashTable에 비해 처리 속도가 빠르다.
  • List와 달리, Map에는 순서가 없다.

HashMap 메소드

메소드설명
boolean containsKey(Object key)지정된 key가 포함되어 있는지 여부를 반환한다.
boolean containsValue(Object value)지정된 value가 포함되어 있는지 여부를 반환한다.
Set entrySet()저장된 키와 값을 엔트리(키와 값의 결합)의 형태로 Set에 저장하여 반환한다.
Set keySet()저장된 모든 key를 Set에 저장하여 반환한다.
void clear()저장된 모든 객체(key, value)를 제거한다.
Object remove(Object key)지정된 key에 해당하는 value를 제거한다.
Object getOrDefault(Object key, Object defaultValue)지정된 키의 값을 반환한다. 키가 없을 경우, default Value로 지정된 데이터를 반환한다.
void putAll(Map map)Map에 저장된 모든 요소를 HashMap에 저장한다.
Object replace(Object key, Object value)지정된 키의 값을 지정된 value로 대체한다.
boolean replace(Object key, Object oldValue, Object newValue)지정된 키와 값(oldValue)가 모두 일치하는 경우에만 새로운 값으로 대체하며, 일치 여부를 반환한다.
Object getOrDefault(Object key, Obejct defaultValue)key 값이 없다면 입력 시 설정한 default 값을 반환. 단, 해당 값이 map에 저장되지는 않는다.
Object putIfAbsent(Object key, Object value)해당 key가 있으나 없으나 get한다. (key 값이 없다면 입력 된 key와 value 를 입력, 해당 key가 존재하면 입력 되었던 값 반환).
V computeIfAbsent(Object key, Function<? super K, ? extends Object> mappingFunction)해당 key가 있으면 get 하고, 없으면 put 한다.
V computeIfPresent(Object key, BiFunction<? super K, ? super V> ? extends Object> remappingFunction)해당 key가 있으면 해당 메소드를 호출하여 (값을 변경, 변경된 value 값으로) 다시 put 한다. 키가 없으면 메소드를 호출하지 않는다.

LinkedHashMap

LinkedHashMap은 입력된 순서대로 Key가 보장되는 FIFO(First In First Out, 선입선출) 방식이다.
HashMap의 경우 객체를 넣을때 key의 순서가 지켜지지 않는데, LinkedHashMap은 입력한 순서대로 출력되게 된다는 특징이 있다. 나머지 특성은 HashMap과 동일하다. 생성방식은 아래와 같다.

Map<K, V> linkedHashMap = new LinkedHashMap<K, V>();

Hashtable

Hashtable은 HashMap과 동일한 내부 구조를 가지고 있다. Hashtable도 키로 사용할 객체를 hashCode()와 equals() 메소드를 재정의해서 동등 객체 조건을 정해야한다.

HashMap과 차이점은 Hashtable은 동기화된(Synchronized)메소드로 구성되어 있어 멀티 스레드가 동시에 이 메소드들을 실행할 수 없고, 하나의 스레드가 실행을 완료해야 다른 스레드에서 실행 할 수 있다.
그래서 멀티 스레드 환경에서 안전하게 객체를 추가, 삭제 할 수 있고 이를 스레드가 안전(thread safe)하다라고 한다.

Hashtable의 생성 방법도 HashMap과 비슷하다.

Map<K, V> hashTable = new HashTable<K, V>();

TreeMap

일반적인 이진 탐색 트리는 트리의 높이만큼 시간이 필요하다.
값이 전체 트리에 잘 분산되어 있다면 효율성에 문제가 없으나 값이 한쪽으로 편향되게 들어올 경우 한쪽 방면으로 치우쳐진 트리가 되어 굉장히 비효율적이다.

TreeMap은 레드-블랙 트리(Red-Black Tree)를 기반으로 하여 부모 노드보다 작은 값을 가지는 노드는 왼쪽 자식으로, 큰 값을 가지는 노드는 오른쪽 자식으로 배치하여 데이터의 추가나 삭제 시 트리가 치우지지않게 균형을 맞추어 준다.

객체를 삽입, 삭제 등의 기본 연산의 속도가 빠르다. 객체를 저장하면 자동 정렬 되며, 부모 key값 보다 낮은 것은 왼쪽 자식 노드에, key값이 높은 것은 오른쪽 자식 노드에 Map.Entry를 저장한다.

아래와 같이 TreeMap 클래스 타입으로 생성하면 TreeMap 관련 검색 메소드들을 사용 할 수 있다.

import java.util.TreeMap;

TreeMap<K, V> treeMap = new TreeMap<K, V>();

TreeMap 메소드

메소드설명
Map.Entry<K, V> ceilingEntry(K key)해당 맵에서 전달된 키와 같거나, 전달된 키보다 큰 키 중에서 가장 작은 키와 그에 대응하는 값의 엔트리를 반환.
만약 해당하는 키가 없으면 null을 반환함.
K ceilingKey(K key)해당 맵에서 전달된 키와 같거나, 전달된 키보다 큰 키 중에서 가장 작은 키를 반환.
만약 해당하는 키가 없으면 null을 반환.
void clear()해당 맵(map)의 모든 매핑(mapping)을 제거함.
boolean containsKey(Object key)해당 맵이 전달된 키를 포함하고 있는지를 확인함.
boolean containsValue(Object value)해당 맵이 전달된 값에 해당하는 하나 이상의 키를 포함하고 있는지를 확인함.
NavigableMap<K, V> descendingMap()해당 맵에 포함된 모든 매핑을 역순으로 반환함.
Set<Map.Entry<K, V>> entrySet()해당 맵에 포함된 모든 매핑을 Set 객체로 반환함.
Map.Entry<K, V> firstEntry()해당 맵에서 현재 가장 작은(첫 번째) 키와 그에 대응하는 값의 엔트리를 반환함.
K firstKey()해당 맵에서 현재 가장 작은(첫 번째) 키를 반환함.
Map.Entry<K, V> floorEntry(K key)해당 맵에서 전달된 키와 같거나, 전달된 키보다 작은 키 중에서 가장 큰 키와 그에 대응하는 값의 엔트리를 반환.
만약 해당하는 키가 없으면 null을 반환함.
K floorKey(K key)해당 맵에서 전달된 키와 같거나, 전달된 키보다 작은 키 중에서 가장 큰 키를 반환함. 만약 해당하는 키가 없으면 null을 반환함.
V get(Object key)해당 맵에서 전달된 키에 대응하는 값을 반환함. 만약 해당 맵이 전달된 키를 포함한 매핑을 포함하고 있지 않으면 null을 반환함.
SortedMap<K, V> headMap(K toKey)해당 맵에서 전달된 키보다 작은 키로 구성된 부분만을 반환함.
Map.Entry<K, V> higherEntry(K key)해당 맵에서 전달된 키보다 작은 키 중에서 가장 큰 키와 그에 대응하는 값의 엔트리를 반환함. 만약 해당하는 키가 없으면 null을 반환함.
K higherKey(K key)해당 맵에서 전달된 키보다 작은 키 중에서 가장 큰 키를 반환함. 만약 해당하는 키가 없으면 null을 반환함.
Set keySet()해당 맵에 포함되어 있는 모든 키로 만들어진 Set 객체를 반환함.
Map.Entry<K, V> lastEntry()해당 맵에서 현재 가장 큰(마지막) 키와 그에 대응하는 값의 엔트리를 반환함.
K lastKey()해당 맵에서 현재 가장 큰(마지막) 키를 반환함.
Map.Entry<K, V> lowerEntry(K key)해당 맵에서 전달된 키보다 큰 키 중에서 가장 작은 키와 그에 대응하는 값의 엔트리를 반환함. 만약 해당하는 키가 없으면 null을 반환함.
K lowerKey(K key)해당 맵에서 전달된 키보다 큰 키 중에서 가장 작은 키를 반환함. 만약 해당하는 키가 없으면 null을 반환함.
Map.Entry<K, V> pollFirstEntry()해당 맵에서 현재 가장 작은(첫 번째) 키와 그에 대응하는 값의 엔트리를 반환하고, 해당 엔트리를 맵에서 제거함.
Map.Entry<K, V> pollLastEntry()해당 맵에서 현재 가장 큰(마지막) 키와 그에 대응하는 값의 엔트리를 반환하고, 해당 엔트리를 맵에서 제거함.
V put(K key, V value)해당 맵에 전달된 키에 대응하는 값으로 특정 값을 매핑함.
V remove(Object key)해당 맵에서 전달된 키에 대응하는 매핑을 제거함.
boolean remove(K key, V value)해당 맵에서 특정 값에 대응하는 특정 키의 매핑을 제거함.
V replace(K key, V value)해당 맵에서 전달된 키에 대응하는 값을 특정 값으로 대체함.
boolean replace(K key, V oldValue, V newValue)해당 맵에서 특정 값에 대응하는 전달된 키의 값을 새로운 값으로 대체함.
int size()해당 맵의 매핑의 총 개수를 반환함.
SortedMap<K, V> subMap(K fromKey, K toKey)해당 맵에서 fromKey부터 toKey까지로 구성된 부분만을 반환함. 이때 fromKey는 포함되나, toKey는 포함되지 않음.
SortedMap<K, V> tailMap(K fromKey)해당 맵에서 fromKey와 같거나, fromKey보다 큰 키로 구성된 부분만을 반환함.

- 출처 : 자바 HashMap, TreeMap 클래스 정리[gbsb님]


🙆‍♂️ 참고사이트 🙇‍♂️

HashMap 클래스의 개념과 예제 (Hashmap Java example)[moonong님]

자바 HashMap, TreeMap 클래스 정리[gbsb님]

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