Chapter 16. Collection Framwork

김승현·2021년 10월 2일

Collection (컬렉션) 이란?

메모리상에서 자료를 구조적으로 처리하는 방법을 자료구조라고 한다.
컬렉션은 자바에서 제공하는 자료 구조를 담당하는 프레임워크이다.
※ 프레임워크(Framework) : 개발을 수월하게 하기 위하여 다양한 기능을 제공하는 도구나 틀 (Collection은 객체)
데이터의 추가, 삭제, 정렬 등의 기능처리가 간단하게 해결되어 개발자가 자료구조적 알고리즘을 별도로 구현할 필요가 없다.
데이터(자료)를 메모리에서 구조적, 효율적으로 처리하기 위한 방법론

배열(Array)의 한계점 과 컬렉션(Collection)의 장점

배열의 한계점
- 한번 크기를 정하면 크기 변경 불가
- 배열에 기록된 데이터에 대한 중간 위치에 추가 및 삭제의 어려움
- 한 타입의 데이터만 저장 가능
컬렉션의 장점
- 저장하는 크기의 제약 없음
- 추가, 삭제, 정렬 등의 기능 처리의 간단한 구현 가능
- 자료구조가 내장되어 알고리즘 구현이 별도로 필요 없음
- 다양한 타입을 저장 가능(객체 타입 -> 기본 자료형은 Wrapper Class 활용)

컬렉션의 주요 인터페이스

컬렉션은 크게 2개의 인터페이스로 나눌 수 있다.
- Collection, Map

Collection 계열

List 계열(ArrayList, Vector, LinkedList)

순서를 유지하고 순차적으로 데이터를 저장

중복된 데이터 저장 가능

Set 계열(HashSet, TreeSet)

순서를 유지하지 않고, 데이터를 저장

중복된 데이터 저장 불가능

Queue 계열(PriorityQueue)

FIFO 구조(Fisrt in First Out)

들어온 순서대로 데이터를 저장하고 뺄 수 있음\

Map 계열

List와 Set을 합친 구조

키와 값 이용하여 데이터를 저장
※ 키는 중복 안됨 , 값은 중복 가능

HashMap, HashTable, TreeMap, Properties

ArrayList

ArrayList는 기존 배열(Array)처럼 순차적으로 데이터를 저장하고 사용할 수 있으나, 길이가 정해져 있지 않음 (계속적인 데이터 추가 가능)
다양한 메소드를 사용하여 List 기능을 사용 가능
- add(데이터) : 데이터 추가(정상적으로 추가 될 경우 true, 실패 시 false 리턴)
- size() : ArrayList의 사이즈 확인
- get(index) : 특정 index의 데이터를 꺼내옴
- set(index, 데이터) : 특정 index에 데이터 넣음
- remove(index) : 특정 index의 데이터 삭제
- clear(): 전체 데이터 삭제
- isEmpty(): list안에 데이터가 있는지 여부 체크(있으면 true, 없으면 false 리턴)
- sort(데이터) : 데이터 정렬(정렬 시에는 Collections Class에서 제공하는 sort 메소드를 사용해야함)

package com.test.run;

import java.util.ArrayList;

public class TestMain {

	public static void main(String[] args) {

		ArrayList list = new ArrayList();

		// 데이터 저장
		list.add(100);
		System.out.println("데이터 : " + list); // 출력: [100]

		// 저장된 데이터 수 출력
		System.out.println("길이 : " + list.size()); // 출력 : 1
		System.out.println();

		list.add(200);
		System.out.println("데이터 : " + list); // 출력: [100, 200]
		System.out.println("길이 : " + list.size()); // 출력 : 2
		System.out.println();

		list.add(300);
		System.out.println("데이터 : " + list); // 출력: [100, 200, 300]
		System.out.println("길이 : " + list.size()); // 출력 : 3

		// 데이터 지우기(0~)
		list.remove(1);
		System.out.println("데이터 : " + list); // 출력: [100, 300]
		System.out.println("길이 : " + list.size()); // 출력: 2

		// 데이터 꺼내오기
		System.out.println("index 1번째 데이터 출력 : " + list.get(1)); // 출력: 300

		// 데이터 수정
		list.set(1, 999);
		System.out.println("데이터 : " + list); // 출력: [100, 999]

		
		
		// 데이터 존재 여부 확인
		System.out.println("데이터 존재 여부 : " + list.isEmpty()); // 출력 : false

		// 데이터 전체 삭제
		list.clear();

		// 전체 삭제 후 데이터 존재 여부 확인
		System.out.println("데이터 존재 여부 : " + list.isEmpty()); // 출력 : true

		System.out.println("데이터 : " + list); // 출력: []
		System.out.println("길이 : " + list.size()); // 출력: 0
	}
}

Ex) ArrayList의 응용(Member 객체를 만들어서 add와 get 사용)

package com.test.run;

import java.util.ArrayList;

class Member{
	private String name;
	private int age;
	private String addr;

	public Member() {
	}

	public Member(String name, int age, String addr) {
		this.name = name;
		this.age = age;
		this.addr = addr;
	}

	public String getName() {
		return name;
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}

	public int getAge() {
		return age;
	}

	public void setAge(int age) {
		this.age = age;
	}

	public String getAddr() {
		return addr;
	}

	public void setAddr(String addr) {
		this.addr = addr;
	}

	@Override
	public String toString() {
		return name + "/" + age + "/" + addr;
	}

}

public class TestMain {

	public static void main(String[] args) {
		
		//방법 1
		ArrayList list1 = new ArrayList();	// 들어오는 데이터 Object 객체 타입으로 저장
		
		list1.add(new Member("홍길동", 20, "경기도 부천"));
		list1.add(new Member("김말똥", 30, "경기도 안양"));
		list1.add(new Member("고길똥", 40, "부산시 서면"));
		
		//list1.get(0).getName();	// 데이터가 Object 타입으로 저장 되있기 때문에 자식 Class인 Member Class의 메소드에 접근할 수 없다.
		
		((Member)list1.get(0)).getName();	// 다운 캐스팅을 통하여 호출하여야 한다.

		
		// 방법 2
		ArrayList<Member> list2 = new ArrayList<Member>();	// 들어오는 데이터 Member 객체 타입으로 저장

		list2.add(new Member("홍길동", 20, "경기도 부천"));
		list2.add(new Member("김말똥", 30, "경기도 안양"));
		list2.add(new Member("고길똥", 40, "부산시 서면"));
		
		list2.get(0).getName();	// Memeber Class의 getName 메소드 호출

		// 이름, 나이, 주소 개별 출력	
		for (Member m : list2) {
			System.out.println("이름 : " + m.getName());
			System.out.println("나이 : " + m.getAge());
			System.out.println("주소 : " + m.getAddr());
			System.out.println();
		}

	}
}

방법1: ArrayList 객체 생성 시Object 객체로 데이터 저장이 되기 때문에 Member Class에 접근하려면 다운캐스팅을 해야 한다.
방법 2: ArrayList 객체 생성 시 제네릭을 이용하여 Member 객체로 데이터 저장을 설정하여 Member Class 내부 정보에 접근하기 용이하다.

Ex) 정수 정렬하기(sort)

package com.test.run;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;

public class TestMain {

	public static void main(String[] args) {
		
		ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
		
		list.add(10);
		list.add(5);
		list.add(87);
		list.add(8);
		list.add(2);
		list.add(11);
		
		System.out.println(list);	// 출력값: [10, 5, 87, 8, 2, 11]

		//오름차순 정렬
		Collections.sort(list);
		System.out.println(list);	// 출력값: [2, 5, 8, 10, 11, 87]
		
		//내림차순 정렬
		Collections.sort(list,Collections.reverseOrder());
		System.out.println(list);	// 출력값: [87, 11, 10, 8, 5, 2]

	}
}

list에 저장된 데이터를 정렬할때에는 sort 를 사용하여 손쉽게 정렬할 수 있다.
단, 들어있는 데이터가 정수일 때 만 가능하다.
그렇다면 객체를 정렬하고 싶다면?(ex. Member 객체)
Member 객체를 가지고 정렬할 수 있도록 기준을 정해 주어야 한다.
- 기준을 정해주는 방법은 Member Class에 Comparable Interface를 implements를하고 compartTo()메소드를 오버라이딩(재정의)해야한다.

Ex) 객체 정렬하기 (sort)

package com.test.run;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;

class Member implements Comparable { // 객체 정렬을 위한 compareTo() 사용하기 위해 Comparable 인터페이스 implements 하기
	
	private String name;
	private int age;
	private String addr;

	public Member() {
	}

	public Member(String name, int age, String addr) {
		this.name = name;
		this.age = age;
		this.addr = addr;
	}

	public String getName() {
		return name;
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}

	public int getAge() {
		return age;
	}

	public void setAge(int age) {
		this.age = age;
	}

	public String getAddr() {
		return addr;
	}

	public void setAddr(String addr) {
		this.addr = addr;
	}

	@Override
	public String toString() {
		return name + "/" + age + "/" + addr;
	}

	@Override
	public int compareTo(Object o) {

		return this.name.charAt(0) - ((Member) o).getName().charAt(0);	// 이름을 기준으로 내림차순
		//return ((Member) o).getName().charAt(0)-this.name.charAt(0);	// 이름을 기준으로 오름차순
		
	}
}

public class TestMain {

	public static void main(String[] args) {

		ArrayList<Member> list = new ArrayList<Member>();

		list.add(new Member("홍길동", 20, "경기도 부천"));
		list.add(new Member("고길똥", 40, "부산시 서면"));
		list.add(new Member("김말똥", 30, "경기도 안양"));
		


		System.out.println(list);	// [홍길동/20/경기도 부천, 고길똥/40/부산시 서면, 김말똥/30/경기도 안양]
		// 정렬
		Collections.sort(list);
		System.out.println(list);	// [고길똥/40/부산시 서면, 김말똥/30/경기도 안양, 홍길동/20/경기도 부천]

	}
}

HashSet

Set의 인터페이스중 가장 대표적인 컬렉션
저장 순서가 유지되지 않고, 중복 데이터(객체)를 저장할 수 없는 자료 구조
- 중복된 데이터 추가시 false값 리턴, 중복 데이터가 아니라면 데이터 저장하고 true 리턴
- null 값도 중복 허용하지 않음
순서대로 저장하는 것이 아니기 때문에 List처럼 index로 접근 불가
반복문을 이용해서 데이터 저장시 원하는 개수의 데이터가 안 담길 수 있다.
대표 메소드
add(데이터) : 데이터 추가(삽입시 true, 실패시 false 리턴)
- clear() : 모든 데이터 삭제
- isEmpty() : 데이터 존재 여부 확인(없으면 true, 있으면 false 리턴)
- size() : 현재 저장된 데이터 개수 리턴

package com.test.run;

import java.util.HashSet;

public class TestMain {

	public static void main(String[] args) {

		HashSet set = new HashSet();
		
		// 데이터 추가
		System.out.println(set.add(100));	// 출력: true
		System.out.println(set);			// 출력: [100]
		System.out.println(set.add(200));	// 출력: true
		System.out.println(set);			// 출력: [100, 200]
		System.out.println(set.add(300));	// 출력: true
		System.out.println(set);			// 출력: [100, 200, 300]
		System.out.println(set.add(400));	// 출력: true
		
		// 중복값 추가
		System.out.println(set.add(400));	//출력: false
		
		// 데이터 출력(데이터 입력 순서 유지 되어 저장하지 않는다)
		System.out.println(set);	// 출력: [400, 100, 200, 300] 
		
		// 현재 저장된 데이터 개수 출력
		System.out.println(set.size());		// 출력 : 4
		
		// 데이터 존재 여부 확인
		System.out.println(set.isEmpty());	// 출력 : false (데이터 있음)
		
		// 데이터 전체 삭제
		set.clear();
		
		// 데이터 전체 삭제 후 데이터 존재 여부 확인
		System.out.println(set.isEmpty());	// 출력 : true (데이터 없음)
	}
}

HashSet의 데이터 추출
HashSet안에 있는 데이터를 사용하기 위해서는 별도의 iterator 라는 메소드를 통해서 데이터를 추출하여 사용 한다.
iterator: Set 안에 있는 데이터를 Token 형태로 꺼낼 수 있도록 하는 구조(원본에 영향 없다)
- hasNext() : Iterator가 가지고 있는 메소드로써 다음 Token이 있는지 확인(있으면 true, 없으면 false 리턴)
- next() : Iterator가 가지고 있는 메소드로써 다음 Token을 추출하다.
ArrayList를 활용하여서도 데이터 추출할 수 있다.
- 데이터 정렬하여 추출 가능하다

Ex) 데이터 추출 : iterator() 메소드 사용

package com.test.run;

import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;

public class TestMain {

	public static void main(String[] args) {

		HashSet set = new HashSet();

		System.out.println(set.add(100));
		System.out.println(set.add(200));
		System.out.println(set.add(600));
		System.out.println(set.add(800));
		System.out.println(set);	// 출력: [800, 100, 200, 600]

		// set에 저장된 데이터를 꺼내려면 iterator화 시켜야 한다.-> 토근 형태로 추출
		Iterator data = set.iterator();

		// 저장된 데이터 있는지 확인-> 데이터가 없다면 반복분 종료
		while (data.hasNext()) {
			// 데이터 1개씩 출력
			System.out.println(data.next());	// 출력 총 4번-> 800. 100, 200, 600 하나씩 출력
		}
	}
}

Ex) 데이터 추출 : ArrayList 사용

package com.test.run;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.HashSet;

public class TestMain {

	public static void main(String[] args) {

		HashSet set = new HashSet();

		set.add(100);
		set.add(200);
		set.add(600);
		set.add(800);
		System.out.println("set 데이터 : " + set); // 출력 : set 데이터 : [800, 100, 200, 600]

		// set 데이터 list 데이터로 변환
		ArrayList list = new ArrayList(set);

		// 데이터 오름차순 정렬
		Collections.sort(list);

		// 총 데이터 출력
		System.out.println("list 데이터 : " + list); // 출력 : list 데이터 : [100, 200, 600, 800]

		// 저장되 데이터의 수 만큼 반복하여 인텍스에 저장된 데이터 출력
		for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
			System.out.println(list.get(i));	// 출력: 100
							//	200
							//	600
							//	800
		}
	}
}

ArrayList와 HashSet을 조합하면 좋은 점
- 중복된 데이터는 저장하지 않는다.
- 손쉽게 데이터를 꺼내 쓸 수 있다.
- 정렬이 가능하다.

HashMap

Map의 대표적인 컬렉션
키(Key)와 값(Value)으로 구성 되어있다. (Key, Value 모두 객체 타입)
Key: 중복 저장 불가 / Value: 중복 저장 가능
Key가 중복되는 경우: 기존에 있는 키에 해당하는 Value를 덮어 쓴다.
데이터 저장: 비순차적
HashMap 주요 메소드
- put(key, value) : 데이터 삽입
- get(key) : key값에 해당하는 Value 값 추출
- remove(key) : key값으로 데이터 찾아 key, value 삭제
- containsKey(key) : key값의 존재 여부 확인 (있으면 true, 없으면 false)
- keySet() : key값들만 따로 추출하여 set형태로 저장

package com.test.run;

import java.util.HashMap;

public class TestMain {

	public static void main(String[] args) {

		HashMap map = new HashMap();

		// 데이터 저장
		map.put(1, "홍길동");
		map.put(2, "이미숙");
		map.put(3, "김숙자");

		// 전체 데이터 출력
		System.out.println(map); // 출력 : {1=홍길동, 2=이미숙, 3=김숙자}

		// 중복 데이터 삽입
		map.put(3, "김말똥");
		System.out.println(map); // 출력 : {1=홍길동, 2=이미숙, 3=김말똥}

		// key값에 해당하는 value 데이터 추출
		System.out.println(map.get(1)); // 출력 : 홍길동

		// key값에 해당하는 데이터 삭제
		map.remove(1);
		System.out.println(map); // 출력 : {2=이미숙, 3=김말똥}

		// 중복 key값 확인(있으면 true, 없으면 false)
		System.out.println(map.containsKey(2)); // 출력 : true
		System.out.println(map.containsKey(5)); // 출력 : false

	}
}

Ex) keySet 메소드 활용

package com.test.run;

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.Set;

class Member {
	private String name;
	private String addr;
	private int age;

	public Member() {
	}

	public Member(String name, int age, String addr) {
		this.name = name;
		this.addr = addr;
		this.age = age;
	}

	public String getName() {
		return name;
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}

	public String getAddr() {
		return addr;
	}

	public void setAddr(String addr) {
		this.addr = addr;
	}

	public int getAge() {
		return age;
	}

	public void setAge(int age) {
		this.age = age;
	}

	@Override
	public String toString() {
		return name + "/" + age + "/" + addr;
	}
}

public class TestMain {

	public static void main(String[] args) {
		HashMap map = new HashMap();

		map.put(100, new Member("홍길동", 20, "경기도 안양시"));
		map.put(200, new Member("김말숙", 30, "부산시 서면"));
		map.put(300, new Member("이요동", 40, "강원도 강릉시"));

		// key 값만 추출하여 set으로 대입
		Set set = map.keySet();

		// ArrayList
		ArrayList list = new ArrayList(set);

		for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
			System.out.println("key : " + list.get(i) + " / value : " + map.get(list.get(i)));

			// 출력: key : 100 / value : 홍길동/20/경기도 안양시
			// 출력: key : 200 / value : 김말숙/30/부산시 서면
			// 출력: key : 300 / value : 이요동/40/강원도 강릉시
		}
	}
}

Ex) 제네릭 활용

package com.test.run;

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.Set;

class Member {
	private String name;
	private String addr;
	private int age;

	public Member() {
	}

	public Member(String name, int age, String addr) {
		this.name = name;
		this.addr = addr;
		this.age = age;
	}

	public String getName() {
		return name;
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}

	public String getAddr() {
		return addr;
	}

	public void setAddr(String addr) {
		this.addr = addr;
	}

	public int getAge() {
		return age;
	}

	public void setAge(int age) {
		this.age = age;
	}

	@Override
	public String toString() {
		return name + "/" + age + "/" + addr;
	}
}

public class TestMain {

	public static void main(String[] args) {

		// key값, value값 모두 Object 타입으로 객체 저장
		HashMap map1 = new HashMap();
		map1.put(100, new Member("홍길동", 20, "경기도 안양시"));
		map1.put(200, new Member("김말숙", 30, "부산시 서면"));
		map1.put(300, new Member("이요동", 40, "강원도 강릉시"));

		// Member 객체의 데이터에 접근하려면 다운 캐스팅을 해야한다.
		((Member) map1.get(100)).getName();

		// 제네릭 활용(key값 Integer 타입, value값 Member 타입으로 데이터 저장
		HashMap<Integer, Member> map2 = new HashMap<Integer, Member>();

		map2.put(100, new Member("홍길동", 20, "경기도 안양시"));
		map2.put(200, new Member("김말숙", 30, "부산시 서면"));
		map2.put(300, new Member("이요동", 40, "강원도 강릉시"));

		// Member 객체의 데이터에 바로 접근 가능하다.
		map2.get(100).getName();

	}
}

Ex) keySet 메소드, 제네릭 활용

package com.test.run;

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.Set;

class Member {
	private String name;
	private int age;
	private String addr;

	public Member() {
	}

	public Member(String name, int age, String addr) {
		this.name = name;
		this.age = age;
		this.addr = addr;
	}

	public String getName() {
		return name;
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}

	public int getAge() {
		return age;
	}

	public void setAge(int age) {
		this.age = age;
	}

	public String getAddr() {
		return addr;
	}

	public void setAddr(String addr) {
		this.addr = addr;
	}

	@Override
	public String toString() {
		return name + "/" + age + "/" + addr;
	}

}

public class TestMain {

	public static void main(String[] args) {

		HashMap<Integer, Member> map = new HashMap<Integer, Member>();

		map.put(100, new Member("홍길동", 20, "경기도 부천"));
		map.put(110, new Member("김말똥", 30, "서울시 양천"));
		map.put(150, new Member("고길똥", 40, "부산시 서면"));

		Set set = map.keySet();

		ArrayList keyList = new ArrayList(set);

		ArrayList<Member> list = new ArrayList<Member>();

		for (int i = 0; i < map.size(); i++) {

			list.add(map.get(keyList.get(i)));
		}

		for (Member m : list) {
			System.out.println(m);
		}
	}
}

Properties

키(key)와 값(value)를 String 타입으로 제한한 Map 형태의 컬렉션
별도의 프로퍼티(Properties)파일을 읽어 들여서 데이터를 처리함
Properties 파일은 key=value의 값의 쌍들로 이루어지며, 별도의 파일로 데이터를 저장하고, 파일의 확장자는 .properties를 사용한다.
Properties 파일 만들기
- Source Folder 생성 -> File 생성(확장자: .properties) -> key=value의 형태로 작성
객체생성 및 메소드
- 객체 생성
  - ex) new Properties 변수명 = new Properties();
- Properties 불러오기
  - 변수명.load(new FileReader(“properties 파일 위치”)); : 예외처리 필수
- value 값 불러오기
  - 변수명.getProperties(“key”);
ex)
- MemberController Class


package com.test.run;

import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Properties;

class MemberController {
	
	
	private ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
	String dbId = "user11"; // DB의 ID
	String dbPw = "159159"; // DB의 PW

	
	
	public MemberController() {
		list.add("홍길동");
		list.add("김말똥");
		list.add("고길동");
		list.add("유비");
		list.add("장비");
		list.add("관우");
	}

	public void start() {

		//properties 파일에 있는 내용을 읽어서 가져오도록 하겠습니다.
		Properties prop = new Properties();
		
		try {
			prop.load(new FileReader("resources/Login.Properties"));
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		
		String id=prop.getProperty("id");
		String pw=prop.getProperty("pw");
		
		// DB에 정상 연결 하였는지!
		boolean result = getDbCopnnection(id, pw);

		if (result == true) {
			System.out.println("----- 고객 정보 출력 -----");
			for (String name : list) {
				System.out.println(name);
			}
		} else {
			System.out.println("DB 연결 실패!(ID/PW 확인 요망)");
		}
	}

	public boolean getDbCopnnection(String id, String pw) {
		// 해당 메소드는 id와 pw를 보내서 DB와 일치한다면
		// true 리턴, 일치하지 않다면 false 리턴

		if (id.equals(dbId) == true == pw.equals(dbPw)) {
			return true;
		} else {
			return false;
		}
	}
}

public class TestMain {

	public static void main(String[] args) {
		new MemberController().start();

	}
}

LoginProperties

id=goCom
pw=1q2w3e

김승현

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Collection (컬렉션) 이란?

배열(Array)의 한계점 과 컬렉션(Collection)의 장점

컬렉션의 주요 인터페이스

ArrayList

HashSet

HashMap

Properties

Chapter 5. 난수

Chapter 1. DB와 DBMS

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