3. JAVA - 컬렉션(Collection)

컬렉션(Collection)

• 많은 데이터들을 효과적으로 처리할 수 있는 방법을 제공하는 클래스들의 집합
  • 자료구조 + 제네릭
• 사용 이유
  • 일관된 API
    • Collection 에서 제공하는 규격화된 메소드를 사용함으로 일관된 사용과 유지보수가 가능
  • 이미 제공된 자료구조 활용으로 프로그래밍 비용 감소
  • 프로그래밍 속도 및 품질 향상

• Collection 인터페이스는 List, Set, Queue 로 크게 3가지 상위 인터페이스로 분류가 된다.

• List와 Set, Queue는 Collection 인터페이스를 상속 받지만, 구조 상의 이유로 Map은 따로 구현되어 있다.

• 주요 인터페이스 특징

  인터페이스	설명	구현 클래스
  List	순서가 있는 데이터의 집합으로, 데이터의 중복을 허용한다.	ArrayList, LinkedList, Stack, Queue, Vector
  Set	순서가 없는 데이터의 집합으로, 데이터 중복 허용하지 않는다.	HashSet, TreeSet
  Map<K, V>	키와 값이 쌍를 이루어 구성되는 데이터 집합으로 순서가 없다. 키의 중복은 허용되지 않지만, 값의 중복은 허용된다.	HashMap, TreeMap, Properties

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List

• 순서가 있는 데이터 집합, 같은 데이터의 중복 저장 허용
• ArrayList, LinkedList, Vector, Stack
• 특징
  • List 인터페이스를 구현한 모든 클래스는 저장 순서 유지
  • 중복 저장 허용

ArrayList

• 자바에서 제공하는 기본 배열보다 느릴 수 있지만 동적 배열 구현
• 특징
  • 인스턴스를 생성하게 되면 내부적으로 10칸짜리 배열을 생성해서 관리
  • 크기 변경, 요소 추가/삭제/정렬 기능들을 메소드로 제공 -> 배열 단점 보완
  • 자동적으로 수행되는 것이지 속도가 빨라지는 것은 아니다.
  • 스레드간 동기화가 지원되지 않는다. 따라서 다수의 스레드가 동시에 접근하여 데이터를 조작하게 될 경우 데이터 훼손이 일어날 수 있다.
  • 인덱스로 데이터에 접근할 수 있기 때문에 조회 기능적으로 뛰어나다.
    

LinkedList

• ArrayList 클래스가 배열과 유사하게 데이터를 저장함으로써 발생하는 단점을 보완하기 위해 고안

• 기능적으로는 ArrayList와 다르지 않지만, 내부적으로 연결 리스트(Linked List)를 이용해 데이터를 저장

• 특징

  • 저장되는 데이터들이 연속된 공간에 저장되는 것이 아니라 각 데이터를 링크(Link)를 연결하여 구성
  • 데이터의 삽입, 삭제가 빈번할 경우 연결되는 링크 정보만 수정하면 되기 때문에 ArrayList보다 더 적합
  • 스택, 큐, 양방향 큐 등을 구성하기 용이
    

• 단일 연결 리스트

  : 요소의 저장과 삭제 시 다음 요소를 가리키는 참조 링크만 변경
  

• 이중 연결 리스트

  : 이전 요소도 링크하여 이전 요소로 접근하기 쉽게 고안된 자료구조

Stack

• 제일 나중에 들어간 데이터가 가장 먼저 나오는 구조(후입선출)
• 특징
  • LIFO(Last In First Out) 구조
  • 메소드가 호출될 때 해당 구조로 메모리에 올라감
    

Queue

• 가장 먼저 들어간 데이터가 먼저 나오는 구조(선입선출)
• 특징
  • FIFO(First In First Out) 구조
  • Front와 Rear을 정하고 한 곳에서는 삭제, 한 곳에서는 삽입 연산만 처리
  • Queue 인터페이스를 상속받는 하위 인터페이스들은 다양하지만 대부분의 큐는 LinkedList를 이용
    

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Set

• 순서가 없고, 집합처럼 중복되지 않는 데이터를 저장하는 자료구조
• TreeSet, HashSet, LinkedHashSet 등
• 특징
  • 순서 X
  • 중복 저장 허용X
    

HashSet

• 해시테이블을 이용하여 데이터를 저장하는 구조
• set의 특징을 가지고 있으며 중복된 값 저장X, 순서 관리X
• 특징
  • 해시테이블 구조를 이용한 HashMap을 이용하여 만들어져 있음
    • 맵의 특성 중, 중복 키 값이 있을 수 없다는 것을 계승
  • 키 값을 이용해 데이터 저장 및 접근
  • 삽입 삭제가 빈번한 경우 사용 가능

LinkedHashSet

• HashSet과 동일한 구조를 가지지만 HashSet과는 다르게 데이터를 삽입한 순서대로 출력

TreeSet

• HashSet과 비슷한 구조를 가지기 때문에 중복 데이터를 저장하지 않고 저장 순서를 유지하지 않음
• 특징
  • 데이터가 정렬된 상태로 저장되는 이진 검색 트리의 형태로 요소 저장
    • 이진 검색 트리는 데이터 추가 및 제거 등의 기본 동작 시간이 매우 빠름
  • Set 인터페이스가 가지는 특징을 그대로 가지지만 정렬된 상태를 유지한다는 것이 다른 점

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Map

• 키와 값을 하나의 쌍으로 저장하는 자료구조
  • 키는 실제 데이터를 찾기 위한 역할
• Collection 인터페이스와는 다른 저장 방식
• HashMap, HashTable, TreeMap

HashMap

• 가장 자주 쓰이는 클래스
• Key-Value 쌍으로 데이터를 저장
• 다양한 value를 가질 수 있지만 Key는 중복 불가
• 특징
  • 저장은 느리지만, 해시 함수를 이용해 해시 테이블에 저장하기 때문에 검색 측면에서 뛰어남
  • key 중복 불가, value 중복 가능
  • 중복된 키 값에 값 저장 시, 기존 값에 새로운 값 덮어씌움

Properties

• Hashtable 상속 받아 구현
  • (Object, Object) 의 형태로 저장하는 해시 테이블과 달리 (String, String) 형태로 저장
• 주로 환경 설정과 관련된 속성을 저장하는데 사용
• 특징
  • 프로그램 환경 설정과 관련된 데이터를 읽어올 때 주로 사용
  • Key, Value 모두 String이어서 제네릭 불필요