[JAVA] 컬렉션 프레임워크 - 순회, 정렬 전체

개요

컬렉션 프레임워크 - 순회, 정렬 전체 정리

1. 순회1 - 직접 구현하는 Iterable, Iterator

• 순회라는 단어는 여러 곳을 돌아다닌다는 뜻이다.

• 자료 구조에 순회는 자료 구조에 들어있는 데이터를 차례대로 접근해서 처리하는 것을 순회라 한다.

• 그런데, 다양한 자료 구조가 있고, 각각의 자료 구조마다 데이터를 접근하는 방법이 모두 다르다.

• 자료 구조의 구현과 관계 없이 모든 자료 구조를 동일한 방법으로 순회할 수 있는 일관성 있는 방법이 있다면, 자료 구조를 사용하는 개발자 입장에서 매우 편리할 것이다.

• 자바는 이런 문제를 해결하기 위해 Iterable과 Iterator 인터페이스를 제공한다.

1) Iterable, Iterator

Iterable : "반복 가능한"
Iterator : "반복자"

Iterable 인터페이스의 주요 메서드

public interface Iterable<T> {
	Iterator<T> iterator();
}

• 단순히 Iterator 반복자를 반환한다.

Iterator 인터페이스의 주요 메서드

public interface Iterator<E> {
	boolean hasNext();
    E next();
}

• hasNext() : 다음 요소가 있는지 확인. 다음 요소가 없으면 false 반환
• next() : 다음 요소를 반환. 내부에 있는 위치를 다음으로 이동

Iterable , Iterator 를 사용하는 자료구조를 하나 만들어보자.
둘 다 인터페이스여서 구현체가 필요하다.

먼저 Iterator 의 구현체를 만들자.

public class MyArrayIterator implements Iterator<Integer> {

    private int currentIndex = -1;
    private int[] targetArr;

    public MyArrayIterator(int[] targetArr){
        this.targetArr = targetArr;
    }

    @Override
    public boolean hasNext() {
        return currentIndex < targetArr.length -1;
    }

    @Override
    public Integer next() {
        return targetArr[++currentIndex];
    }
}

• 생성자를 통해 반복자가 사용할 배열을 참조한다. 여기서 참조한 배열을 순회
• currentIndex : 현재 인덱스, next() 를 호출할 때마다 하나씩 증가한다.
• hasNext() : 다음 항목이 있는지 검사한다. 배열의 끝에 다다르면 순회가 끝났으므로 false 를 반환한다.
  • 참고로 인덱스의 길이는 0 부터 시작하므로 배열의 길이에 1을 빼야 마지막 인덱스가 나온다.
• next() : 다음 항목을 반환한다.
  • currentIndex 를 하나 증가하고 항목을 반환한다.
  • 인덱스는 0 부터 시작하기 때문에 currentIndex 는 처음에는 -1 을 가진다. 이렇게 하면 다음 항목을 조회했을 때 0 이 된다. 따라서 처음
    next() 를 호출하면 0 번 인덱스를 가리킨다.

public class MyArray implements Iterable<Integer>{

    private int[] numbers;

    public MyArray(int[] numbers) {
        this.numbers = numbers;
    }

    @Override
    public Iterator<Integer> iterator() {
        return new MyArrayIterator(numbers);
    }
}

• 배열을 가지는 매우 단순한 자료 구조이다.
• Iterable 인터페이스를 구현한다.
  • 이 인터페이스는 이 자료구조에 사용할 반복자( Iterator )를 반환하면 된다.
  • Iterator에 모든 구현을 했기 때문이다.
  • 앞서 만든 반복자인 MyArrayIterator 를 반환한다.
  • 이때, MyArrayIterator는 생성자를 통해 내부 배열인 numbers를 참조한다.

클래스 구조도

• MyArray 는 Iterable(반복할 수 있는) 인터페이스를 구현한다.
• 따라서, MyArray 객체는 iterator() 메서드를 통해 Iterator를 반환할 수 있습니다. 이 메서드는 Iterable 인터페이스를 구현함으로써 제공됩니다.

• Iterable 인터페이스를 구현하면 iterator() 메서드를 구현해야 한다.
  • 이 메서드는 Iterator 인터페이스를 구현한 반복자를 반환한다. 여기서는 MyArrayIterator를 생성해서 반환했다.

런타임 메모리 구조도

• MyArrayIterator의 인스턴스를 생성할 때 순회할 대상을 지정해야 한다. 여기서는 MyArray의 배열을 지정했다.
• MyArrayIterator 인스턴스는 내부에서 MyArray의 배열을 참조한다.
• 이제 MyArrayIterator 를 통해 MyArray가 가진 내부 데이터를 순회할 수 있다.

2. 순회2 - 향상된 for문

Iterable과 향상된 for문(Enhanced For Loop)
Iterable , Iterator 를 사용하면 또 하나의 큰 장점을 얻을 수 있다. 다음 코드를 보자.

• for-each 문으로 불리는 향상된 for문은 자료 구조를 순회하는 것이 목적이다.
• 자바는 Iterable 인터페이스를 구현한 객체에 대해서 향상된 for문을 사용할 수 있게 해준다.

for (int value : myArray) {
System.out.println("value = " + value);
}

이렇게 하면 자바는 컴파일 시점에 아래와 같이 코드를 변경한다.

while (iterator.hasNext()) {
	Integer value = iterator.next();
    System.out.println("value = " + value);
}

• 따라서 두 코드는 같은 코드이다. 물론, 향상된 for문을 사용하는 것이 좋다.

3. 순회3 - 자바가 제공하는 Iterable, Iterator

• 자바 컬렉션 프레임워크는 배열 리스트, 연결 리스트, 해시 셋, 연결 해시 셋, 트리 셋 등등 다양한 자료 구조를 제공한다.

• 자바는 컬렉 프레임워크를 사용하는 개발자가 편리하고 일관된 방법으로 자료 구조를 순회할 수 있도록 Iterable 인터페이스를 제공하고, 이미 각각의 구현체에 맞는 Iterator도 다 구현해두었다.

• 자바 Collection 인터페이스의 상위에 Iterable이 있다는 것은 모든 컬렉션을 Iterable과 Iterator를 사용해서 순회할 수 있다는 뜻이다.

• Map 의 경우 Key 뿐만 아니라 Value 까지 있기 때문에 바로 순회를 할 수는 없다. 대신에 Key 나 Value 를 정해서 순회할 수 있는데, keySet() , values() 를 호출하면 Set , Collection 을 반환하기 때문에 Key 나 Value 를 정해서 순회할 수 있다. 물론 Entry 를 Set 구조로 반환하는 entrySet() 도 순회가 가능하다.

public class JavaIterableMain {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(1);
        list.add(2);
        list.add(3);
      
        Set<Integer> set = new HashSet<>();
        set.add(1);
        set.add(2);
        set.add(3);
  
        printAll(list.iterator());
        printAll(set.iterator());

        foreach(list);
        foreach(set);
    }

    private static void printAll(Iterator<Integer> iterator){
        System.out.println("iterator = " + iterator.getClass());
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }

    private static void foreach(Iterable<Integer> iterable){
        System.out.println("iterable =" + iterable.getClass());
        for(Integer i : iterable){
            System.out.println(i);
        }
    }
}

• Iterator , Iterable 은 인터페이스이다. 따라서, 다형성을 적극 활용할 수 있다.
• printAll(), foreach() 메서드는 새로운 자료 구조가 추가되어도 해당 자료 구조가 Iterator, Iterable 만 구현하고 있다면 코드 변경 없이 사용할 수 있다.

4. 정렬1 - Comparable, Comparator

• 초간단 정리 : Comparable 은 Comparator 를 무시하고 별도로 비교자를 사용해서 정렬한다.

데이터를 정렬하는 방법을 알아보자.

public class SortMain1 {

    public static void main(String[] args) {
        Integer[] array = {3,2,1};
        System.out.println(Arrays.toString(array));

        System.out.println("기본 정렬 후");
        Arrays.sort(array);
        System.out.println(Arrays.toString(array));
    }
}

• Array.sort() 를 사용하면 배열에 들어있는 데이터를 순서대로 정렬할 수 있다.
• 원래 3,2,1 순서로 데이터가 들어왔는데, 정렬 후에는 1,2,3의 순서로 데이터가 정렬된 것을 확인할 수 있다.
• 지금 설명한 정렬은 가장 단순한 정렬의 예시이다. 실제로는 정렬 성능을 높이기 위한 정렬 알고리즘이 존재한다.
• 자바 초기에는 퀵소트를 사용했다가 지금은 데이터가 작을때는 듀얼 피봇 퀵소트를 사용하고, 데이터가 많을 때는 팀소트를 사용한다. 이런 알고리즘은 평균 O(nlogn) 의 성능을 제공한다.

1) 비교자 - Comparator(비교 기준을 제공)

• 그런데 정렬을 할 때 1,2,3 순서가 아니라 반대로 3,2,1 로 정렬하고 싶다면 어떻게 해야할까?
• 이때는 비교자(Comparator) 를 사용하면 된다.
  이름 그대로 두 값을 비교할 때 비교 기준을 제공해 줄 수 있다.

public class SortMain2 {
    public static void main(String[] args) {
        Integer[] array = {3,2,1};
        System.out.println(Arrays.toString(array));
        System.out.println("Comparator 비교");
        Arrays.sort(array, new AscComparator());
        System.out.println("AscComparator:" + Arrays.toString(array));

        Arrays.sort(array, new DescComparator());
        System.out.println("DescComparator:" + Arrays.toString(array));
        Arrays.sort(array, new AscComparator().reversed()); //DescComparator와 같다.
        System.out.println("AscComparator.reversed:" + Arrays.toString(array));
    }

    static class AscComparator implements Comparator<Integer>{
        @Override
        public int compare(Integer o1, Integer o2){
            System.out.println("o1=" + o1 + " o2=" + o2);
            return (o1 < o2) ? -1 : ((o1 == o2) ? 0 : 1);
        }
    }

    static class DescComparator implements Comparator<Integer>{
        @Override
        public int compare(Integer o1, Integer o2){
            System.out.println("o1=" + o1 + " o2=" + o2);
            return (o1 < o2) ? -1 : ((o1 == o2) ? 0 : 1) * -1;
        }
    }
}

• Arrays.sort() 를 사용할 때 비교자( Cmparator ) 를 넘겨주면 알고리즘에서 어떤 값이 더 큰지 두 값을 비교할 때, 비교자를 사용한다.

Arrays.sort(array, new AscComparator())
Arrays.sort(array, new DescComparator())

• AscComparator 를 사용하면 숫자가 점점 올라가는 오름차순으로 정렬된다.
• DescComparator 를 사용하면 숫자가 점점 내려가는 내림차순으로 정렬된다. 왜냐하면 DescComparator 구현의 마지막에 -1 을 곱해주었기 때문에 이렇게 하면 양수는 음수로, 음수는 양수로 반환된다. 쉽게 이야기해서 계산의 결과가 반대로 된다. 따라서 정렬의 결과도 반대가 된다.

5. 정렬2 - Comparable, Comparator

• 자바가 기본으로 제공하는 Integer, String 같은 객체를 제외하고 MyUser와 같이 직접 만든 객체를 정렬하려면 어떻게 해야 할까?
• 내가 만든 객체이기 때문에 정렬을 할 때 내가 만든 두 객체 중에 어떤 객체가 더 큰지 알려줄 방법이 있어야 한다.
• 이때는 Comparable 인터페이스를 구현하면 된다. 이 인터페이스는 이름 그대로 비교 가능한, 비교할 수 있는 이라는 뜻으로, 객체에 비교 기능을 추가해 준다.

public interface Comparable<T>{
	public int compareTo(T o);
}

• 자기 자신과 인수로 넘어온 객체를 비교해서 객체를 반환하면 된다.
  • 현재 객체가 인수로 주어진 객체보다 더 작으면 음수, 예( -1 )
  • 두 객체의 크기가 같으면 0
  • 현재 객체가 인수로 주어진 객체보다 더 크면 양수, 예( 1 )

public class MyUser implements Comparable<MyUser> {

    private String id;
    private int age;

    public MyUser(String id, int age) {
        this.id = id;
        this.age = age;
    }

    public String getId() {
        return id;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    @Override
    public int compareTo(MyUser o) {
        return this.age<o.age ? -1 : (this.age == o.age ? 0 :1);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "MyUser{" +
                "id='" + id + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

• MyUser 가 Comparable 인터페이스를 구현한 것을 확인할 수 있다.
• comparTo() 구현을 보면 여기서는 정렬의 기준을 나이로 정했다.
• MyUser 클래스의 기본 정렬 방식을 나이 오름차순으로 정한 것이다.
• Comparable 을 통해 구현한 순서를 자연 순서(Natural Ordering) 라 한다.

public class SortMain3 {

    public static void main(String[] args) {
        MyUser myUser1 = new MyUser("a", 30);
        MyUser myUser2 = new MyUser("b", 20);
        MyUser myUser3 = new MyUser("c", 10);

        MyUser[] array = {myUser1, myUser2, myUser3};
        System.out.println("기본 데이터");
        System.out.println(Arrays.toString(array));

        System.out.println("Comparable 기본 정렬");
        Arrays.sort(array);
        System.out.println(Arrays.toString(array));
    }
}

실행 결과

기본 데이터
[MyUser{id='a', age=30}, MyUser{id='b', age=20}, MyUser{id='c', age=10}]

Comparable 기본 정렬
[MyUser{id='c', age=10}, MyUser{id='b', age=20}, MyUser{id='a', age=30}]

Arrays.sort(array)

• 기본 정렬을 시도한다.
• 이때는 객체가 스스로 가지고 있는 Comparable 인터페이스를 사용해서 비교한다.
• MyUser 가 구현한 대로 나이(age) 오름차순으로 정렬된 것을 확인할 수 있다. MyUser의 자연적인 순서를 사용했다.

다른 방식으로 정렬
만약 객체가 가지고 있는 Comparable 기본 정렬이 아니라 다른 정렬을 사용하고 싶다면 어떻게 해야할까? 나이가 아니라 아이디로 비교하는 예제를 추가로 만들어보자.

아이디로 비교할 수 있는 IdComparator 를 하나 만들자.

public class IdComparator implements Comparator<MyUser> {

    @Override
    public int compare(MyUser o1, MyUser o2){
        return o1.getId().compareTo(o2.getId());
    }
}

• 아이디를 기준으로 정렬할 때 사용한다.

// SortMain3에 추가
System.out.println("IdComparator 정렬");
Arrays.sort(array, new IdComparator());
System.out.println(Arrays.toString(array));
       
System.out.println("IdComparator().reversed() 정렬");
Arrays.sort(array, new IdComparator().reversed());
System.out.println(Arrays.toString(array));

• 추가 부분을 확인해서 코드를 추가하자.

실행 결과
기본 데이터
[MyUser{id='a', age=30}, MyUser{id='b', age=20}, MyUser{id='c', age=10}]

Comparable 기본 정렬
[MyUser{id='c', age=10}, MyUser{id='b', age=20}, MyUser{id='a', age=30}]

IdComparator 정렬
[MyUser{id='a', age=30}, MyUser{id='b', age=20}, MyUser{id='c', age=10}]

IdComparator().reversed() 정렬
[MyUser{id='c', age=10}, MyUser{id='b', age=20}, MyUser{id='a', age=30}]

Arrays.sort(array, Comparator)

• 기본 정렬이 아니라 정렬 방식을 지정하고 싶다면 Arrays.sort의 인수로 비교자(Comparator) 를 만들어서 넘겨주면 된다.
• 이렇게 비교자를 따로 전달하면 객체가 기본으로 가지고 있는 Comparable을 무시하고, 별도로 전달한 비교자를 사용해서 정렬한다.

여기서는 기본으로 나이를 기준으로 정렬하지만, 아이디로 정렬하고 싶다면 IdComparator를 넘겨주면 된다. 결과를 보면 아이디(id) 순으로 정렬된 것을 확인할 수 있다.

주의!

• 만약 Comparable 도 구현하지 않고, Comparator 도 제공하지 않으면 다음과 같은 런타임 오류가 발생한다.

java.lang.ClassCastException: class collection.compare.MyUser cannot be cast to class java.lang.Comparable

• Comparator 가 없으니, 객체가 가지고 있는 기본 정렬을 사용해야 한다.
• 이때 Comparable 을 사용한다. 그런데 Comparable 을 찾는데 없으니 예외가 발생한다.

Comparable, Comparator 정리

• 객체의 기본 정렬 방법은 객체에 Comparable 를 구현해서 정의한다. 이렇게 하면 객체는 이름 그대로 비교할 수 있는 객체가 되고 기본 정렬 방법을 가진다.
• 그런데 기본 정렬 외에 다른 정렬 방법을 사용해야 하는 경우 비교자
  ( Comparator )를 별도로 구현해서 정렬 메서드에 전달하면 된다.
• 이 경우 전달한 Comparator 가 항상 우선권을 가진다.
• 자바가 제공하는 Integer , String 같은 기본 객체들은 대부분 Comparable 을 구현해 두었다.

6. 정렬3 - Comparable, Comparator

정렬은 배열 뿐만 아니라 순서가 있는 List 같은 자료 구조에도 사용할 수 있다.

1) 리스트 자료구조

public class SortMain4 {

    public static void main(String[] args) {
        MyUser myUser1 = new MyUser("a", 30);
        MyUser myUser2 = new MyUser("b", 20);
        MyUser myUser3 = new MyUser("c", 10);

        List<MyUser> list = new LinkedList<>();
        list.add(myUser1);
        list.add(myUser2);
        list.add(myUser3);
        System.out.println("기본 데이터");
        System.out.println(list);

        System.out.println("Comparable 기본 정렬");
        list.sort(null);
        //Collections.sort(list);
        System.out.println(list);

        System.out.println("IdComparator 정렬");
        list.sort(new IdComparator());
        //Collections.sort(list, new IdComparator());
        System.out.println(list);
    }
}

실행 결과
기본 데이터
[MyUser{id='a', age=30}, MyUser{id='b', age=20}, MyUser{id='c', age=10}]

Comparable 기본 정렬
[MyUser{id='c', age=10}, MyUser{id='b', age=20}, MyUser{id='a', age=30}]

IdComparator 정렬
[MyUser{id='a', age=30}, MyUser{id='b', age=20}, MyUser{id='c', age=10}]

Collections.sort(list)

• 리스트는 순서가 있는 컬렉션이므로 정렬할 수 있다.
• 이 메서드를 사용하면 기본 정렬이 적용된다.
• 하지만 이 방식보다는 객체 스스로 정렬 메서드를 가지고 있는 list.sort() 사용을 더 권장한다. 참고로 둘의 결과는 같다.

list.sort(null)

• 별도의 비교자가 없으므로 Comparable 로 비교해서 정렬한다.
• 자연적인 순서로 비교한다.
• 자바 1.8 부터 사용

Collections.sort(list, new IdComparator())

• 별도의 비교자로 비교하고 싶다면 다음 인자에 비교자를 넘기면 된다.
• 하지만 이 방식보다는 객체 스스로 정렬 메서드를 가지고 있는 list.sort() 사용을 더 권장한다. 참고로 둘의 결과는 같다.

list.sort(new IdComparator())

• 전달한 비교자로 비교한다.
• 자바 1.8 부터 사용

2) Tree 구조와 정렬

TreeSet 과 같은 이진 탐색 트리 구조는 데이터를 보관할 때, 데이터를 정렬하면서 보관한다. 따라서, 정렬 기준을 제공하는 것이 필수다.

• 이진 탐색 트리는 데이터를 저장할 때 왼쪽 노드에 저장해야 할 지, 오른쪽 노드에 저장해야 할 지 비교가 필요하다.
• 따라서, TreeSet, TreeMap 은 Comparable 또는 Comparator 가 필수이다.

public class SortMain5 {
    public static void main(String[] args) {
        MyUser myUser1 = new MyUser("a", 30);
        MyUser myUser2 = new MyUser("b", 20);
        MyUser myUser3 = new MyUser("c", 10);

        TreeSet<MyUser> treeSet1 = new TreeSet<>();
        treeSet1.add(myUser1);
        treeSet1.add(myUser2);
        treeSet1.add(myUser3);
        System.out.println("Comparable 기본 정렬");
        System.out.println(treeSet1);

        TreeSet<MyUser> treeSet2 = new TreeSet<>(new IdComparator());
        treeSet2.add(myUser1);
        treeSet2.add(myUser2);
        treeSet2.add(myUser3);
        System.out.println("IdComparator 정렬");
        System.out.println(treeSet2);
    }
}

실행 결과
Comparable 기본 정렬
[MyUser{id='c', age=10}, MyUser{id='b', age=20}, MyUser{id='a', age=30}]

IdComparator 정렬
[MyUser{id='a', age=30}, MyUser{id='b', age=20}, MyUser{id='c', age=10}]

new TreeSet<>()

• TreeSet 을 생성할 때 별도의 비교자를 제공하지 않으면 객체가 구현한 Comparable 을 사용한다.

new TreeSet<>(new IdComparator())

• TreeSet 을 생성할 때 별도의 비교자를 제공하면 Comparable 대신 비교자( Comparator )를 사용해서 정렬한다.

주의!
만약 Comparable 도 구현하지 않고, Comparator 도 제공하지 않으면 다음과 같은 런타임 오류가 발생한다.

java.lang.ClassCastException: class collection.compare.MyUser cannot be cast to class java.lang.Comparable

정리

• 자바의 정렬 알고리즘은 매우 복잡하고, 또 거의 완성형에 가깝다.
• 자바는 개발자가 복잡한 정렬 알고리즘은 신경 쓰지 않으면서 정렬의 기준만 간단히 변경할 수 있도록, 정렬의 기준을 Comparable , Comparator 인터페이스를 통해 추상화해 두었다.
• 객체의 정렬이 필요한 경우 Comparable 을 통해 기본 자연 순서를 제공하자. 자연 순서 외에 다른 정렬 기준이 추가로 필요하면 Comparator 를 제공하자

7. 컬렉션 유틸

컬렉션을 편리하게 다룰 수 있는 다양한 기능을 알아보자.

1) 정렬

Collections 정렬 관련 메서드

• max : 정렬 기준으로 최대 값을 찾아서 반환한다.
• min : 정렬 기준으로 최소 값을 찾아서 반환한다.
• shuffle : 컬렉션을 랜덤하게 섞는다.
• sort : 정렬 기준으로 컬렉션을 정렬한다.
• reverse : 정렬 기준의 반대로 컬렉션을 정렬한다.

2) 편리한 컬렉션 생성

public class OfMain {
    public static void main(String[] args) {
        // 편리한 불변 컬렉션 생성
        List<Integer> list = List.of(1, 2, 3);
        Set<Integer> set = Set.of(1, 2, 3);
        Map<Integer, String> map = Map.of(1, "one", 2, "two");

        System.out.println("list = " + list);
        System.out.println("set = " + set);
        System.out.println("map = " + map);
        System.out.println("list class = " + list.getClass());

        //java.lang.UnsupportedOperationException 예외 발생
        //list.add(4);
    }
}

실행 결과

list = [1, 2, 3]
set = [1, 2, 3]
map = {1=one, 2=two}
list class = class java.util.ImmutableCollections$ListN

• List.of(...) : 를 사용하면 컬렉션을 편리하게 생성할 수 있다. 단, 이때는 가변이 아니라 불변 컬렉션이 생성된다.
  • List, Set, Map 모두 of() 메서드를 지원한다.
  • 불변 컬렉션은 변경할 수 없다. 변경 메서드를 호출하면UnsupportedOperationException 예외가 발생한다.

3) 불변 컬렉션과 가변 컬렉션 전환

• 불변 리스트를 가변 리스트로 전환하려면 new ArrayList<>() 를 사용하면 된다.
• 가변 리스트를 불변 리스트로 전환하려면 Collections.unmodifiableList() 를 사용하면 된다.
  • 물론 다양한 unmodifiableXxx() 가 존재한다.

public class ImmutableMain {

    public static void main(String[] args) {
        // 불변 리스트 생성
        List<Integer> list = List.of(1,2,3);

        // 가변 리스트
        ArrayList<Integer> mutableList = new ArrayList<>(list);
        mutableList.add(4);
        System.out.println("mutableList = " + mutableList);
        System.out.println("mutableList class = " + mutableList.getClass());

        //불변 리스트
        List<Integer> unmodifiableList =
                Collections.unmodifiableList(mutableList);
        System.out.println("unmodifiableList class = " +
                unmodifiableList.getClass());

        //예외 발생 java.lang.UnsupportedOperationException
        // unmodifiableList.add(5);
    }
}

실행 결과

mutableList = [1, 2, 3, 4]
mutableList class = class java.util.ArrayList
unmodifiableList class = class
java.util.Collections$UnmodifiableRandomAccessList

4) 빈 리스트 생성

public class EmptyListMain {
    public static void main(String[] args) {
        // 빈 가변 리스트 생성
        List<Integer> list1 = new ArrayList<>();
        List<Integer> list2 = new LinkedList<>();

        //빈 불변 리스트 생성
        List<Integer> list3 = Collections.emptyList(); //자바5
        List<Integer> list4 = List.of(); //자바9

        System.out.println("list3 = " + list3.getClass());
        System.out.println("list4 = " + list4.getClass());
    }
}

• 빈 가변 리스트는 원하는 컬렉션의 구현체를 직접 생성하면 된다.
• 빈 불변 리스트는 2가지 생성 방법이 있다.
  • Collections.emptyList() : 자바5부터 제공되는 기능이다.
  • List.of() : 자바9부터 제공되는 최신 기능이다.
• 결론 : List.of() 를 사용하자

5) Arrays.asList()

• Arrays.asList 메서드를 사용해도 다음과 같이 리스트를 생성할 수 있다.
• 참고로 이 메서드는 자바 1.2부터 존재했다. 자바 9를 사용한다면 List.of() 를 권장한다.

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3);
List<Integer> list = List.of(1, 2, 3);

• Arrays.asList() 로 생성된 리스트는 고정된 크기를 가지지만, 요소들은 변경할 수 있다.

• 즉, 리스트의 길이는 변경할 수 없지만, 기존 위치에 있는 요소들을 다른 요소로 교체할 수 있다.
  • set() 을 통해 요소를 변경할 수 있다.
  • add() , remove() 같은 메서드를 호출하면 예외가 발생한다. 크기를 변경할 수 없다.
    • java.lang.UnsupportedOperationException 발생

• 고정도 가변도 아닌 애매한 리스트이다.

정리하면 일반적으로 List.of() 를 사용하는 것을 권장한다. 다음과 같은 경우 Arrays.asList() 를 선택할 수 있다.

• 변경 가능한 요소: 리스트 내부의 요소를 변경해야 하는 경우
  (단, 리스트의 크기는 변경할 수 없음).
• 하위 호환성: Java 9 이전 버전에서 작업해야 하는 경우

8. 컬렉션 프레임워크 전체 정리

자바 컬렉션 프레임워크는 데이터 그룹을 저장하고 처리하기 위한 통합 아키텍처를 제공한다. 이 프레임워크는 인터페이스, 구현, 알고리즘으로 구성되어 있으며, 다양한 타입의 컬렉션을 효율적으로 처리할 수 있게 해준다.

1) Collection 인터페이스의 필요성

• Collection 인터페이스는 자바 컬렉션 프레임워크의 가장 기본적인 인터페이스로, 자바에서 데이터 그룹을 다루는데 필요한 가장 기본적인 메서드들을 정의한다.
• 그리고 다양한 컬렉션 타입들이 공통적으로 따라야 하는 기본 규약을 정
  의한다.

2) Collection 인터페이스의 주요 메서드

Collection 인터페이스에는 다음과 같은 주요 메서드들이 포함된다.

• add(E e) : 컬렉션에 요소를 추가한다.
• remove(Object o) : 주어진 객체를 컬렉션에서 제거한다.
• size() : 컬렉션에 포함된 요소의 수를 반환한다.
• isEmpty() : 컬렉션이 비어 있는지 확인한다.
• contains(Object o) : 컬렉션이 특정 요소를 포함하고 있는지 확인한다.
• iterator() : 컬렉션의 요소에 접근하기 위한 반복자를 반환한다.
• clear() : 컬렉션의 모든 요소를 제거한다

Collection 은 Map 을 제외한 모든 컬렉션 타입의 부모이다. 따라서, 모든 컬렉션을 받아서 유연하게 처리할 수 있다.

컬렉션 프레임워크는 크게 인터페이스, 구현, 알고리즘을 제공한다.

3) 선택 가이드

• 순서가 중요하고 중복이 허용되는 경우: List 인터페이스를 사용하자.
  ArrayList 가 일반적인 선택이지만, 추가/삭제 작업이 앞쪽에서 빈번한 경우에는 LinkedList 가 성능상 더 좋은 선택이다.

• 중복을 허용하지 않고 순서가 중요하지 않은 경우: HashSet 을 사용하자.
  순서를 유지해야 하면 LinkedHashSet 을, 정렬된 순서가 필요하면 TreeSet 을 사용하자

• 요소를 키-값 쌍으로 저장하려는 경우: Map 인터페이스를 사용하자.
  순서가 중요하지 않다면 HashMap 을, 순서를 유지해야 한다면 LinkedHashMap 을, 정렬된 순서가 필요하면 TreeMap 을 사용하자

• 요소를 처리하기 전에 보관해야 하는 경우: Queue , Deque 인터페이스를 사용하자. 스택, 큐 구조 모두 ArrayDeque 를 사용하는 것이 가장 빠르다.
  만약 우선순위에 따라 요소를 처리해야 한다면 PriorityQueue 를 고려하자

실무 선택 가이드

• List 의 경우 대부분 ArrayList 를 사용한다.
• Set 의 경우 대부분 HashSet 을 사용한다.
• Map 의 경우 대부분 HashMap 을 사용한다.
• Queue 의 경우 대부분 ArrayDeque 를 사용한다