[Java] Collections Framework

김하밍·2024년 3월 14일

Java

목록 보기

33/46

Collections Framework (컬렉션 프레임워크)
java.util 패키지에서 제공하는 자료구조를 사용해서 추가/삭제/검색 할 수 있도록 인터페이스와 구현 클래스 모음 입니다.

가장 큰 카테고리인 Collection과 Map 으로 나뉩니다.

주요 인터페이스와 구현한 클래스

List
- ArrayList
- Vector
- LinkedList
Set
- HashSet
- TreeSet
Queue
- PriorityQueue
Map
- SortedMap
  - TreeMap
- HashMap
- Hashtable
- Properties

List

List는 순서가 있는 데이터의 집합을 표현하는 인터페이스입니다.
List의 구현 클래스로는 ArrayList와 LinkedList가 주로 사용됩니다.
자동으로 증가될 수 있는 형태의 컨테이너가 필요할 때 사용합니다.
List는 배열과 같은 방이 있을 때, 다른 인덱스에 같은 값이 들어가도 무방합니다.

ArrayList

List<String> list1 = new ArrayList<String>();

ArrayList는 내부적으로 배열을 사용하여 요소들을 관리합니다.
동적 배열로 크기가 자동으로 조절되며, 인덱스를 사용하여 요소에 빠르게 접근할 수 있습니다.
요소의 삽입과 삭제가 느리지만, 요소의 검색이 빠르고 메모리를 적게 사용합니다.

LinkedList

List<String> list2 = new LinkedList<String>();

LinkedList는 이중 연결 리스트로 구현되어 있습니다.
각 요소는 자신의 이전 요소와 다음 요소에 대한 참조를 가지고 있어서 삽입과 삭제가 빠릅니다.
하지만 요소의 검색이 느리고 메모리를 많이 사용합니다.

Set

Set<E> set = new HashSet<E>();

Set은 순서가 없는 데이터의 집합을 표현하는 인터페이스입니다.
Set의 구현 클래스로는 HashSet, TreeSet 등이 있습니다.
관리해야되는 데이터가 중복적으로 저장되어 있지 않은 형태의 컨테이너가 필요하다면 사용합니다. (고유한 값을 저장)
Set은 배열과 같은 방이 있을 때, 다른 인덱스에 같은 값이 들어갈 수 없습니다.
인덱스로 관리하지 않기 때문에 인덱스를 매개값으로 갖는 메소드는 없습니다.
대신, Iterator() 메소드를 호출하여 얻을 수 있습니다.

HashSet

Set 인터페이스의 구현 클래스 입니다.
HashSet은 해시 테이블을 사용하여 요소들을 관리합니다.
중복된 요소를 허용하지 않으며, 해시 함수를 사용하여 요소들을 분산시켜 저장합니다.

문자열을 HashSet에 저장할 경우에 같은 문자열을 갖는 String 객체는 동등한 객체로 간주되고 다른 문자열은 갖는 String 객체는 다른 객체로 간주됩니다.
그 이유는 String 클래스가 Object의 메소드는 hashCode()와 equals() 를 재정의해서 같은 문자열일 경우 hashCode()의 리턴값은 같게, equals() 리턴값은 true가 나오도록 했기 때문입니다.

HashSet이 판단하는 동일한 객체의 기준:
- 같은 인스턴스 X
- (1) hashCode() 메소드를 호출해서 해시코드를 얻어내고, 이미 저장되어 있는 객체들의 해시코드와 비교합니다.
  만약 동일한 해시코드가 있다면 다시 (2) equals() 메소드로 두 객체를 비교해서 true가 나오면 동일한 객체로 판단하여 중복 저장을 하지 않게 됩니다.

동등 객체의 조건

(1) hashCode()의 리턴값이 같아야 합니다.
(2) equals() 메소드가 true를 리턴해야 합니다.

(사용 예제)

값을 가져올 때:
hasNext() 메소드를 사용해서 객체가 있는지 확인한 후에 next() 메소드를 사용해서 불러옵니다.
값을 삭제할 때:
equals() 메소드로 찾을 객체를 검색한 후에 remove() 메소드로 삭제합니다.

Vector

ArrayList와 마찬가지로 동적 배열을 구현한 클래스입니다.
내부적으로 배열을 사용하여 요소들을 저장하고 관리합니다.
차이점은 synchronized 메소드 (동기화 메소드) 로 구성되어 있기 때문에 멀티 스레드가 동시에 Vector의 메소드들을 실행할 수 없고, 하나의 스레드가 메소드를 실행을 완료해야만 다른 스레드가 메소드를 실행할 수 있다는 점입니다.
스레드에 안전합니다. (thread safe)
하지만, 요소에 접근할 때 동기화 메커니즘이 추가되어 있기 때문에 일부 상황에서는 성능이 떨어질 수 있습니다.

Map

키와 값으로 구성된 Map.Entry 객체를 저장하는 구조입니다.
Enrty:
Map 인터페이스 내부에 선언된 중첩 인터페이스 입니다.
키는 중복 저장 X, 값은 중복 저장 O

HashMap

// K는 키 타입, V는 값 타입
Map<K, V> map = new HashMap<K, V>();

Map 인터페이스를 구현한 대표적인 Map 컬렉션 입니다.

사용 예시

사용자 정의 객체인 Student를 키로 하고 점수를 값으로 저장하는 HashMap 사용
학번과 이름이 동일한 Student를 동등 키로 간주하기 위해 Student 클래스에서 hashCode()와 equals() 메소드 재정의 합니다.

Hashtable

Map<K, V> map = new Hashtable<K, V>();

HashMap과의 차이점: Hashtable은 synchronized 메소드 (동기화된 메소드)로 구성되어있기 때문에 멀티 스레드가 동시에 Hashtable의 메소드들을 실행할 수 없고, 하나의 스레드가 실행을 완료해야만 다른 스레드를 실행할 수 있다는 점 입니다.
Hashtable은 스레드에 안전(thread safe) 합니다.

사용 예시