1. 컬렉션 프레임워크 소개
배열은 쉽게 생성하고 사용할 수 있지만, 저장할 수 있는 객체 수가 배열을 생성할 때 결정되기 때문에 불특정 다수의 객체를 저장하기에는 문제가 있다. 물론 배열의 길이를 크게 생성하면 되지만, 이는 좋은 방법이 아니다.
자바는 배열의 이러한 문제점을 해결하고, 자료구조를 바탕으로 객체들을 효율적으로 추가·삭제·검색할 수 있도록
java.util패키지에 컬렉션과 관련된 인터페이스와 클래스들을 포함시켜 놓았는데, 이를 컬렉션 프레임워크(Collection Framework)라고 한다.
자바에서 컬렉션은 객체를 수집해서 저장하는 역할을 한다.
프레임워크란 사용 방법을 미리 정해 놓은 라이브러리를 말한다.
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컬렉션 프레임워크의 주요 인터페이스는 List, Set, Map 이 있다.
아래 그림은 인터페이스별로 사용 가능한 컬렉션 클래스를 보여준다.
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List와 Set은 객체를 추가·삭제·검색하는 방법에 많은 공통점이 있기 때문에, 공통된 메소들만 모아 Collection 인터페이스로 정의하고 있다.
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Map은 키와 값을 하나의 쌍으로 묶어서 관리하는 구조로 되어 있다.
2. List 컬렉션
List 컬렉션은 객체를 일렬로 늘어놓은 구조를 가지고 있다.
- 객체를 인덱스로 관리한다.
- 객체를 저장하면 자동 인덱스가 부여되고, 인덱스로 삭제·검색할 수 있는 기능을 제공한다. - 객체 자체를 저장하는 것이 아니라 객체의 번지를 참조한다.
- 동일한 객체를 중복 저장할 수 있는데, 이 경우 동일한 번지가 참조된다.
- null값도 저장 가능하며, 이 경우 해당 인덱스는 객체를 참조하지 않는다.
List<String> list = ...;
list.add("Gildong"); //맨 끝에 객체 추가
list.add(1, "Seunghee"); //지정된 인덱스(1)에 객체 추가
String str = list.get(1); //인덱스(1)로 객체 찾기
list.remove(0); //인덱스(0)로 객체 삭제
list.remove("Gildong") //객체 삭제만약 전체 객체를 대상으로 하나씩 반복해서 저장된 객체를 얻고 싶다면 다음과 같이 for문을 사용할 수 있다.
List<String> list = ...;
/* 인덱스 번호가 필요한 경우 */
for(int i=0; i<list.size(); i+++) {
String str = list.get(i); //i 인덱스에 저장된 String 객체를 가져옴
}
/* 인덱스 번호가 필요 없는 경우 */
for(String str : list) { ... } //이 방법이 더 편리할 수 있음1) ArrayList
ArrayList는 List 인터페이스의 구현 클래스로, 객체를 추가하면 객체가 인덱스로 관리된다.
일반 배열과 ArrayList는 인덱스로 객체를 관리한다는 점에서 유사하지만, 큰 차이점을 가지고 있다.
- 배열은 생성할 때 크기가 고정되고 사용 중에 크기를 변경할 수 없지만,
- ArrayList는 저장용량(capacity)을 초과한 객체들이 들어오면 자동적으로 용량이 늘어난다.
✅ 형태
List<타입> list = new ArrayList<타입>(용량(생략가능));
// ex) String 객체 30개를 저장할 수 있는 용량을 갖는 list 생성
// List<String> list = new ArrayList<String>(30);- 자바5 이후부터 제네릭을 도입하여 ArrayList 객체를 생성할 때 타입 파라미터로 저장할 객체의 타입을 지정함으로써 불필요한 타입 변환을 하지 않도록 했다.
ArrayList에 객체를 추가하면 인덱스 0부터 차례대로 저장된다.
- ArrayList에서 특정 인덱스의 객체를 제거하면
→ 바로 뒤 인덱스부터 마지막 인덱스까지 모두 1씩 앞당겨진다. - 마찬가지로 특정 인덱스에 객체를 삽입하면
→ 해당 인덱스부터 마지막 인덱스까지 모두 1씩 밀려난다.
🚩 따라서 빈번한 객체 삽입과 삭제가 일어나는 곳에서는 ArrayList를 사용하는 것은 바람직하지 않다 !
- 이런 경우라면 LinkedList를 사용하는 것이 좋다.
🚩 ArrayList는 인덱스 검색이나 맨 마지막에 객체를 추가하는 경우에 사용하는 것이 좋다 !
- [ ArrayListExample.java ] - String 객체를 저장하는 ArrayList
public class ArrayListExample {
public static void main(String... args) {
List<String> list = new ArrayList<String>();
/* 객체 추가 */
list.add("java");
list.add("spring");
list.add("jdbc");
list.add(2, "data");
list.add("js");
/* 저장된 총 객체 수 얻기 */
int size = list.size();
System.out.println("총 객체 수: " + size);
System.out.println();
/* 2번 인덱스의 객체 얻기 */
String skill = list.get(2);
System.out.println("2: " + skill);
System.out.println();
/* 저장된 총 객체 출력 */
for(int i=0; i<list.size(); i++) {
String str = list.get(i);
System.out.println(i + ":" + str);
}
System.out.println();
/* 객체 삭제*/
list.remove(2);
list.remove(2);
list.remove("data");
/* 저장된 총 객체 출력 */
for(int i=0; i<list.size(); i++) {
String str = list.get(i);
System.out.println(i + ":" + str);
}
System.out.println();
}
}
🚩 ArrayList를 생성하고 런타임 시 필요에 의해 객체들을 추가하는 것이 일반적이지만, 고정된 객체들로 구성된 List를 생성할 때도 있다.
- 이런 경우에는
Arrays.asList(T... a)메소드를 사용하는 것이 간편하다.
✅ 형태
List<타입> list = Arrays.asList(매개값1, 매개값2, ...);- [ ArraysAsListExample.java] - Arrays.asList() 메소드
public class ArraysAsListExample {
public static void main(String... args) {
List<String> list1 = Arrays.asList("a", "b", "c");
for(String alpha : list1) {
System.out.println(alpha);
}
List<Integer> list2 = Arrays.asList(1, 2, 3);
for(int number : list2) {
System.out.println(number);
}
}
}
2) Vector
Vector는 ArrayList와 동일한 내부 구조를 가지고 있으나, Vector는 동기화된 메소드로 구성되어 있다.
- 따라서 멀티 스레드가 동시에 메소드들을 실행할 수 없고, 하나의 스레드가 실행을 완료해야만 다른 스레드를 실행할 수 있다.
멀티 스레드 환경에서 안전하게 객체를 추가·삭제할 수 있다.
-
이것을 스레드가 안전(Thread Safe)하다라고 말한다.
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[ VectorExample.java] - Board 객체를 저장하는 Vector
public class VectorExample {
public static void main(String... args) {
List<Board> list = new Vector<Board>();
list.add(new Board("title1", "content1", "writer1"));
list.add(new Board("title2", "content2", "writer2"));
list.add(new Board("title3", "content3", "writer3"));
list.add(new Board("title4", "content4", "writer4"));
list.add(new Board("title5", "content5", "writer5"));
list.remove(2);
list.remove(3);
for(int i=0; i<list.size(); i++){
Board board = list.get(i);
System.out.println(board.subject + "\t" + board.content + "\t" + board.writer);
}
}
}- [ Board.java] - 게시물 정보 객체
public class Board {
String subject;
String content;
String writer;
public Board(String subject, String content, String writer) {
this.subject = subject;
this.content = content;
this.writer = writer;
}
}
3) LinkedList
LinkedList는 List 구현 클래스이므로 ArrayList와 사용 방법은 똑같지만, 내부 구조는 완전히 다르다.
- ArrayList는 내부 배열에 객체를 저장해서 인덱스로 관리하지만,
- LinkedList는 인접 참조를 링크해서 체인처럼 관리한다.
✅ 형태
LinkedList<타입> list = new LinkedList<타입>();
- LinkedList에서 특정 인덱스의 객체를 제거하거나 삽입하면
→ 앞뒤 링크만 변경되고 나머지 링크는 변경되지 않는다.
👍 따라서 객체의 삭제와 삽입이 빈번하게 일어나는 곳에 적합하다.
실제로 객체를 삽입하는 데 걸린 시간을 측정하면 ArrayList보다 LinkedList가 빠른 것을 알 수 있다.
- [ LinkedListExmaple.java ] - ArrayList와 LinkedList의 실행 성능 비교
public class LinkedListExample {
public static void main(String... args) {
List<String> list1 = new ArrayList<>();
List<String> list2 = new LinkedList<>();
long startTime;
long endTime;
/* ArrayList */
startTime = System.nanoTime();
for(int i=0; i<10000; i++) {
list1.add(0, String.valueOf(i));
}
endTime = System.nanoTime();
System.out.println("ArrayList 걸린시간: " + (endTime-startTime) + "ns");
/* LinkedList */
startTime = System.nanoTime();
for(int i=0; i<10000; i++) {
list2.add(0, String.valueOf(i));
}
endTime = System.nanoTime();
System.out.println("LinkedList 걸린시간: " + (endTime-startTime) + "ns");
}
}
🚩 끝에서부터 순차적으로 추가/삭제하는 경우 → ArrayList 가 빠르고
🚩 중간에 추가/삭제하는 경우 → LinkedList가 더 빠르다.
