Java 컬렉션
Java의 컬렉션 프레임워크
컬렉션 프레임워크
- 여러 데이터들을 그룹으로 묶어놓은 것을 컬렉션이라 하며 컬렉션 크레임워크는 컬렉션을 다루는데 편리한 메서드를 미리 정의한 것
- 특정 자료 구조에 데이터를 추가, 삭제, 수정, 검색 등의 동작을 수행하는 편리한 메서드들을 제공
- 주요 인터페이스로 List, Set, Map을 제공
- List
- 데이터의 순서가 유지되며 중복 저장이 가능한 컬렉션을 구현할 때 사용
- ArrayList, Vector, Stack, LinkedList등이 List 인터페이스를 구현
- Set
- 데이터의 순서가 유지되지 않으며, 중복 저장이 불가능한 컬렉션을 구현할 때 사용
- HashSet, TreeSet 등이 Set 인터페이스를 구현
- Map
- 키(key)와 값(value)의 쌍으로 데이터를 저장하는 컬렉션을 구현할 때 사용
- 데이터의 순서가 유지되지 않으며 키는 중복 저장이 불가능하고 값은 중복 저장이 가능
- HashMap, HashTable, TreeMap, Properties 등
Collection 인터페이스
- List와 Set의 공통점이 추출되어 추상화된 것
| 기능 | 리턴타입 | 메서드 | 설명 |
|---|---|---|---|
| 객체 추가 | boolean | add(Object o) / addAll(Collection c) | 주어진 객체 및 컬렉션의 객체들을 컬렉션에 추가 |
| 객체 검색 | boolean | contains(Object o) / containsAll(Collection c) | 주어진 객체 및 컬렉션의 저장 여부를 리턴 |
| iterator | iterator() | 컬렉션의 iterator를 리턴 | |
| boolean | equals(Object o) | 컬렉션이 동일한 지 여부를 확인 | |
| boolean | isEmpty() | 컬렉션이 비어있는 지 여부를 확인 | |
| int | size() | 저장되어 있는 전체 객체 수를 리턴 | |
| 객체 삭제 | void | clear() | 컬렉션에 저장된 모든 객체를 삭제 |
| boolean | remove(Object o) / removeAll(Collection c) | 주어진 객체 및 컬렉션을 삭제하고 성공 여부를 리턴 | |
| boolean | retainAll(Collection c) | 주어진 컬렉션을 제외한 모든 객체 삭제하고 변화 여부를 리턴 | |
| 객체 변화 | Object[] | toArray() | 컬렉션에 저장된 객체를 객체배열로 반환 |
| Object[] | toArray(Object o) | 주어진 배열에 컬렉션의 객체를 저장해서 반환 |
List 인터페이스
- List 인터페이스는 배열처럼 객체를 일렬로 늘어놓은 구조
- 객체를 인덱스로 관리하므로 객체를 저장하면 자동으로 인덱스가 부여되며 인덱스로 객체를 검색, 추가, 삭제 등 가능
- List 인터페이스를 구현한 클래스로 ArrayList, Vector, LinkedList, Stack 등이 존재
| 기능 | 리턴타입 | 메서드 | 설명 |
|---|---|---|---|
| 객체 추가 | void | add(int index, Object o) | 주어진 인덱스에 객체를 추가 |
| boolean | addAll(int index, Collection c) | 주어진 인덱스에 컬렉션을 추가 | |
| Object | set(int index, Object o) | 주어진 위치에 객체를 저장 | |
| 객체 검색 | Object | get(int index) | 주어진 인덱스에 저장된 객체를 반환 |
| int | indexOf(Object o) / lastIndexOf(Object o) | 순방향/역방향으로 탐색하여 주어진 객체의 위치를 반환 | |
| ListIterator | listIterator() listIterator(int index) | List의 객체를 탐색할 수 있는 ListIterator 반환 주어진 index부터 탐색할 수 있는 ListIterator 반환 | |
| List | subList(int fromIndex, int toIndex) | fromIndex부터 toIndex에 있는 객체를 반환 | |
| 객체 삭제 | Object | remove(int index) | 주어진 인덱스에 저장된 객체를 삭제하고 삭제한 객체를 반환 |
| boolean | remove(Object o) | 주어진 객체를 삭제 | |
| 객체 정렬 | void | sort(Comparator c) | 주어진 비교자(comparator)로 List를 정렬 |
- ArrayList
- List 인터페이스를 구현한 클래스로 컬렉션 프레임워크에서 가장 많이 사용
- 기능적으로 Vector와 동일하지만 기존의 Vector를 개선한 것으로 주로 ArrayList를 사용
- 객체가 인덱스로 관리된다는 점에서 배열과 유사하며 ArrayList는 저장 용량을 초과하여 객체를 추가하면 자동으로 저장 용량이 늘어남
- List 계열 자료구조의 특성을 이어받아 데이터가 연속적으로 존재하며 데이터의 순서를 유지
List<타입 매개변수> 객체명 = new ArrayList<타입 매개변수>(초기 저장 용량);
List<String> box1 = new ArrayList<String>();
// String 타입의 객체를 저장하는 ArrayList 생성
// 초기 용량이 인자로 전달되지 않으면 기본적으로 10으로 지정
List<String> box2 = new ArrayList<String>(20);
// 초기 용량을 20으로 지정- LinkedList
- 데이터를 효율적으로 추가, 삭제 변경하기 위해 사용
- 데이터가 불연속적으로 존재하며 이 데이터는 서로 연결되어 있음
- LinkedList의 요소(node)들은 자신과 연결된 이전 요소 및 다음 요소의 주소값과 데이터로 구성
- 배열처럼 데이터를 이동하기 위해 복사할 필요가 없으므로 처리 속도가 빠름
- ArrayList와 LinkedList의 차이점
- ArrayList
- 중간에 위치한 객체를 추가 및 삭제할 때는 데이터 이동이 많이 일어나므로 속도가 저하
- 검색(읽기) 측면에서 인덱스를 통해 바로 데이터에 접근할 수 있으므로 유리함
- 데이터를 순차적으로 추가하거나 삭제하는 경우 유리함
- LinkedList
- 데이터를 중간에 추가하거나 삭제하는 경우 ArrayList보다 속도가 빠름
- 데이터 검색에 있어서는 ArrayList보다 상대적으로 속도가 느림
- ArrayList
- Iterator
- 컬렉션에 저장된 요소들을 순차적으로 읽어오는 역할
- Collection 인터페이스에 정의된 iterator()를 호출하면 Iterator 타입의 인스턴스를 반환
- Collection 인터페이스를 상속받는 List와 Set 인터페이스를 구현한 클래스들은 iterator() 메서드 사용 가능
- iterator()로 생성된 인스턴스는 hasNext(), next(), remove() 메서드 사용 가능
| 메서드 | 설명 |
|---|---|
| hasNext() | 읽어올 객체가 남아있으면 true를 리턴, 없으면 false를 리턴 |
| next() | 컬렉션에서 하나의 객체를 읽음 이 때, next()를 호출하기 전에 hasNext()를 통해 읽어올 다음 요소가 있는지 먼저 확인 필요 |
| remove() | next()를 통해 읽어온 객체를 삭제 next()를 호출한 다음 remove()를 호출해야 함 |
Set 인터페이스
- 요소의 중복을 허용하지 않고, 저장 순서를 유지하지 않는 컬렉션
- 대표적인 Set을 구현한 클래스로는 HashSet, TreeSet이 있음
| 기능 | 리턴타입 | 메서드 | 설명 |
|---|---|---|---|
| 객체 추가 | boolean | add(Object o) | 주어진 객체를 추가하고 성공하면 true, 중복 객체면 false를 반환 |
| 객체 검색 | boolean | contains(Object o) | 주어진 객체가 Set에 존재하는지 확인 |
| boolean | isEmpty() | Set이 비어있는지 확인 | |
| Iterator | iterator() | 저장된 객체를 하나씩 읽어오는 반복자를 리턴 | |
| int | size() | 저장되어 있는 전체 객체의 수를 리턴 | |
| 객체 삭제 | void | clear() | Set에 저장되어 있는 모든 객체를 삭제 |
| boolean | remove(Object o) | 주어진 객체를 삭제 |
- HashSet
- Set 인터페이스를 구현한 대표적인 컬렉션 클래스
- Set 인터페이스의 특성을 물려받아 중복된 값을 허용하지 않으며 저장 순서를 유지하지 않음
- HashSet에 값을 추가할 때 중복된 값을 판단하는 과정
- add(Object o)를 통해 객체를 저장하고자 한다
- 저장하고자 하는 객체의 해시코드를 hashCode() 메서드로 얻어낸다
- Set에 저장하고 있는 모든 객체들의 해시코드를 hashCode()로 얻어낸다
- 저장하고자 하는 객체와 Set에 저장되어 있는 객체들의 해시코드를 비교하며 같은 해시코드가 있는지 검사한다
- 만약 같은 해시코드를 가진 객체가 있다면 5번으로 넘어간다
- 같은 해시코드를 가진 객체가 없다면 Set에 객체가 추가되며 add(Object o) 메서드가 true를 리턴한다
- equals() 메서드로 객체를 비교한다
- true가 리턴되면 중복 객체로 간주되어 Set에 추가되지 않고 add(Object o)가 false를 리턴한다
- false가 리턴되면 Set에 객체가 추가되며 add(Object o) 메서드가 true를 리턴한다
- TreeSet
- 이진 탐색 트리 형태로 데이터를 저장하며 데이터의 중복 저장을 허용하지 않고 저장 순서를 유지하지 않음
- 하나의 부모 노드가 최대 두 개의 자식 노드와 연결되는 이진 트리(Binary Tree)의 일종으로 정렬과 검색에 특화된 자료 구조
- 모든 왼쪽 자식의 값이 루트나 부모보다 작고, 모든 오른쪽 자식의 값이 루트나 부모보다 큰 값을 가짐
Map 인터페이스 (Map<K, V>)
- Map 인터페이스는 키(key)와 값(value)으로 구성된 객체를 저장하는 구조
- 해당 객체를 Entry객체라고 하며 키와 값을 각각 Key객체와 Value객체로 저장
- 키는 중복 저장될 수 없지만 값은 중복 저장이 가능하며 기존에 저장된 키와 동일한 키로 값을 저장하면 기존의 값이 새로운 값으로 대체
| 기능 | 리턴타입 | 메서드 | 설명 |
|---|---|---|---|
| 객체 추가 | Object | put(Object key, Object value) | 주어진 키로 값을 저장 해당 키가 새로운 키면 null을 리턴 동일한 키가 있으면 기존의 값을 대체하고 대체되기 이전의 값을 리턴 |
| 객체 검색 | boolean | containsKey(Object key) | 주어진 키가 있으면 true, 없으면 false를 리턴 |
| boolean | containsKey(Object value) | 주어진 값이 있으면 true, 없으면 false를 리턴 | |
| Set | entrySet() | 키와 값의 쌍으로 구성된 모든 Map.Entry객체를 Set에 담아 리턴 | |
| Object | get(Object key) | 주어진 키에 해당하는 값을 리턴 | |
| boolean | isEmpty() | 컬렉션이 비어있는지 확인 | |
| Set | keySet() | 모든 키를 Set객체에 담아 리턴 | |
| int | size() | 저장된 Entry객체의 총 개수를 리턴 | |
| Collection | values() | 저장된 모든 값을 Collection에 담아 리턴 | |
| 객체 삭제 | void | clear() | 모든 Map.Entry(키와 값)을 삭제 |
| Object | remove(Object key) | 주어진 키와 일치하는 Map.Entry를 삭제하고 값을 리턴 |
- HashMap
- Map 인터페이스를 구현한 대표적인 클래스로 키와 값으로 구성된 Entry객체를 저장
- 해싱(Hashing)을 사용하여 많은 양의 데이터를 검색하는 것에 뛰어난 성능을 보임
- HashMap을 생성할 때는 키와 값의 타입을 따로 지정해야 함
- Entry객체를 Map 인터페이스의 내부 인터페이스인 Entry 인터페이스를 구현하여 아래의 표와 같은 메서드가 정의되어 있음
| 리턴타입 | 메서드 | 설명 |
|---|---|---|
| boolean | equals(Object o) | 동일한 객체인지 비교 |
| Object | getKey() | Entry 객체의 Key 객체를 반환 |
| Object | getValue() | Entry 객체의 Value 객체를 반환 |
| int | hashCode() | Entry 객체의 해시코드를 반환 |
| Object | setValue(Object value) | Entry 객체의 Value 객체를 인자로 전달한 Value 객체로 변경 |
