[Java] Collection Framework, 제네릭 Generic

Nam_JU·2022년 8월 11일

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Java Collection Framework

Java Collection Framework는 객체들을 관리하기 위해 사용하는 컨테이너 클래스들의 집합이다

컨테이너 클래스들의 종류는 크게 List, Set, Queue, Map 계열로 구분한다.

각 계열에 따라 객체들을 저장하고 관리하는 방식의 차이가 있다.

컬렉션 프레임워크 클래스들을 잘 활용하기 위해서는 각 클래스들의 특징과 저장방식에 대한 이해가 필요하다

컬렉션 관련 인터페이스들과 클래스들은 java.util.*패키지에 포함되어 있다.

Collection interface: 순서없는 객체들의 집합

List interface : 순차적 나열로 순서 지정이 가능한 객체들의 집합

Set interface : 중복을 허용하지 않는 객체들의 집합

Queue interface : FIFO 선입선출구조

Map : 키와 vlaue 쌍으로 대응하는 객체들로 이루어진 집합

컬렉션 클래스 고려사항

저장 객체의 추가 삭제와 같은 데이터의 변경이 자주 발생하는지
저장 객체의 빠른 탐색이 최우선인지 필요한지
저장 메모리를 최대한 효율적으로 사용하고자 하는지

제네릭 Generic

제네릭은 Java5에서 추가된 기능으로 특히 객체를 수집, 관리하는 컬렉션을 이용할때 반드시 사용한다.

제네릭을 사용하면 데이터를 저장하는 시점에 어떤 데이터를 저장할 것인지 명시할 수 있다

이를 통해 사용하고자 하는 데이터의 타입을 명확히 선언할 수 있고, 정확한 데이터의 사용여부를 컴파일 시점에 확인할 수 있다.

제네릭과 컬렉션

Object 클래스는 최상위 클래스로서 Java의 모든 클래스를 참조할 수 있다.

모든 클래스를 참조할 수 있다는 것은 편리할 수 있지만 오류를 발생시킬 수 있는 여지가 크다

만약 Object 배열에 다양한 객체의 참조를 넣었을때, 객체의 구분없이 배열에 담을 수 있다는 것은 편리하지만 다시 꺼낼때는 문제가 발생한다.

데이터의 최소 단위는 객체. 컬렉션 프레임 워크의 클래스들은 객체를 저장하는 역할을 한다.
예를들어 int 타입의 정수들을 100개 모은다고 가정했을 때 primitive타입의 배열을 선언 할 수 있지만 자바 컬렉션 프레임워크의 클래스들은 사용할 수 없다.
왜냐하면 컬렉션 타입의 클래스들은 저장하는 대상이 객체 단위이기 때문에 primitive타입의 데이터들을 저장할 수 없다.
따라서 primitive 타입의 데이터들을 객체 형태로 변환해주는 클래스들인 Wrapper 클래스를 사용해야한다

Collection 인터페이스

java.util.Collection 인터페이스

컬렉션 프레임워크의 최상위 인터페이스이다

요소(객체)에 대한 삽입, 삭제, 탐색의 기능을 정의한다

List 인터페이스

List 계열의 컬렉션은 저장 요소를 순차적으로 관리하며 중복된 값과 null값을 요소로 가질 수 있다

요소에 대한 접근은 배열과 마찬가지로 인덱스를 통해 접근한다

배열 자료구조 형태로 데이터를 저장할 때 저장 데이터의 특성에 따라 적절한 List 계열의 클래스들을 활용한다.

List인터페이스를 구현한 대표클래스는 ArrayList, LinkedList, Vector클래스가 있다

ArrayList

ArrayList 클래스는 내부에 배열을 갖고 있다. 따라서 고정 길이 저장공간으로 요소들을 관리한다
ArrayList 클래스의 내부 배열이 요소를 담을 수 있는 용량을 capacity라고 한다
내부 배열 용량을 넘어 요소를 저장할 경우 내부적으로 용량을 늘린 새로운 배열을 만들어 요소를 담는다
요소에 대한 접근은 배열과 마찬가지로 인덱스를 통해 접근한다.
길이를 명시할 필요가 없다
추가 삭제가 빈번한 데이터의 관리에는 적합하지 않다

LinkedList

LinkedList 클래스는 집합하는 각 요소들을 노드(node)로 표현하고, 각 노드들을 서로 연결하여 리스트를 구성한다.
요소를 갖는 각 노드들은 다음 노드에 대한 참조 정보를 통해 접근한다
노드는 필요할 경우 만들어서 연결하여 사용하기 때문에, 미리 정의된 용량의 개념이 없다
List 인터페이스를 구현한 다른 클래스들과 마찬가지로 인덱스를 통해 요소에 접근한다
고정길이 데이터를 사용할때는 얼마를 쓸지 몰라서 capacity에 정의를 했다면 linkedList는 용량에 대한 개념이 없이 노드를 추가해서 사용
ArrayList와 달리 요소의 추가, 삭제에 대한 부하가 적은 반면 메모리의 사용은 더 많다는 특징을 갖는다.

Set 인터페이스

Set 인터페이스를 구현한 컬렉션 클래스들의 가장 큰 특징은 저장하는 요소들의 중복을 허용하지 않는다는 것이다

유일성을 보장

하나의 요소를 꺼내는 방법이 없음 꺼낸다면 전체의 요소를 순회하여 꺼내는 방식을 사용

Set 인터페이스의 구현 클래스들은 equals() 메소드를 이용해 저장 요소의 중복을 검사한다

Set 인터페이스가 정의하고 있는 추상 메소드 중에는 단일 요소를 꺼내기 위한 get() 메소드가 존재하지 않는다

Set 인터페이스를 구현한 주요 클래스는 HashSet, LinkedHashSet, TreeSet 등이 있다

Map 인터페이스

Map 인터페이스가 갖는 대표적인 특성은 요소를 저장하기 위해서는 유일한 Key와 함께 저장해야 한다

List, Set, Queue와 달리 Map 인터페이스는 Collection 인터페이스를 상속하지 않는다

저장형태가 다르기 때문 (ket, value)

Map 인터페이스는 내부에 Entry 인터페이스를 가지고 있으며 Entry는 키와 값을 가진 객체의 순서 쌍이다.

Map인터페이스의 주요 구현 클래스는 HashMap, LinkedHashMap, TreeMap 등이 있다.

HashMap에 요소를 저장하기 위해서는 Key, value 값이 필요하며 값의 경우 중복이 가능하다
(Key값은 반드시 달라야함. 유일성보장을 위해)
HashMap 클래스는 저장되는 요소의 순서를 보장하지 않는다
LinkedHashMap 클래스는 요소를 추가한 순서를 보장한다
TreeMap 클래스는 요소의 키에 대한 정렬된 순서를 보장하며 이를 위해서는 객체가 Comparable 인터페이스를 구현하고 있어야 한다.

Iterator 인터페이스

Iterator 인터페이스는 컬렉션 객체가 가지고 있는 요소들을 순회 할 수 있는 기능들을 명세한 인터페이스이다.
Collection 인터페이스를 구현한 클래스(list, set, Queue)들은 iterator()메소드를 통해 Iterator 구현 객체를 반환한다.
Map 구현 클래스의 경우 Map.values()메소드를 통해 값 요소들을 Collection 타입으로 객체를 반환 받은 이후에 다시 Iterator 구현 객체를 이용하여 순회할 수 있다