[이것이 자바다] Chapter 15. 컬렉션 자료구조

Programming Lang/Java

[이것이 자바다] Chapter 15. 컬렉션 자료구조

시데브 2025. 2. 2. 18:30

1. 컬렉션 프레임워크

java.util 패키지에 널리 알려진 자료구조를 바탕으로 객체들을 효율적으로 추가, 삭제, 검색할 수 있도록 관련된 인터페이스와 클래스를 포함 -> Collection Framework

List, Set: 객체를 추가, 삭제, 검색하는 방법에 있어서 공통점 존재 -> 공통된 methods를 따로 모아 Collection interface로 정의
Map: key와 value를 하나의 쌍으로 묶어서 관리하는 구조

2. List 컬렉션

2.1. ArrayList

ArrayList에 객체를 추가하면 내부 배열에 객체가 저장
일반 배열과의 차이점은 제한 없이 객체를 추가할 수 있다는 점
객체의 번지를 저장
동일한 객체 중복 저장 가능 -> 동일한 번지 저장
null 저장 가능

List<E> list = new ArrayList<E>();    // E에 지정된 타입의 객체만 저장
List<E> list = new ArrayList<>();     // E에 지정된 타입의 객체만 저장
List list = new ArrayList();          // 모든 타입의 객체를 저장

객체 추가, 제거 과정에서 뒤 인덱스에 위치한 요소들이 모두 당겨지거나 밀려남 -> 빈번한 객체 삽입, 삭제에 불리

2.2. Vector

Vector는 ArrayList와 동일한 내부 구조를 가짐
synchronized methods로 구성되어, multiple threads가 동시에 Vector() method 실행 불가
multiple threads 환경에서 안전하게 객체를 추가 또는 삭제 가능

List<E> list = new Vector<E>();    // E에 지정된 타입의 객체만 저장
List<E> list = new Vector<>();     // E에 지정된 타입의 객체만 저장
List list = new Vector();          // 모든 타입의 객체를 저장

2.3. LinkedList

List<E> list = new LinkedList<E>();    // E에 지정된 타입의 객체만 저장
List<E> list = new LinkedList<>();     // E에 지정된 타입의 객체만 저장
List list = new LinkedList();          // 모든 타입의 객체를 저장

삽입, 삭제 연산의 시간적 측면 ArrayList보다 유리

3. Set 컬렉션

저장 순서 유지 X
객체 중복 저장 불가능
하나의 null만 저장 가능

3.1. HashSet

Set<E> set = new HashSet<E>();    
Set<E> set = new HashSet<>();
Set set = new HashSet();

Set collection은 index로 객체를 탐색하는 method가 없음 -> 객체를 한 개씩 반복해서 탐색
- for문 이용
- iterator() method로 iterator를 얻어, 하나씩 가져오는 방법

Set<E> set = new HashSet<>();

// for문
for(E e : set) {
    ...
}

// iterator
Iterator<E> iterator = set.iterator();
while(iterator.hasNext()) {
    E e = iterator.next();
}

4. Map 컬렉션

Map collection: key와 value로 구성된 entry 객체를 저장
key는 중복 저장 X
value는 중복 저장 O

4.1. HashMap

-> key에 대해서 중복 여부 확인

Map<K, V> map = new HashMap<K, V>();

4.2. Hashtable

Hashtable은 HashMap과 동일한 내부 구조를 가짐
synchronized methods로 구성되어, multiple threads가 동시에 hashtable methods를 실행 불가능
멀티 스레드 환겨에서 안전하게 객체를 추가, 삭제

Map<String, Integer> map = new Hashtable<String, Integer>();
Map<String, Integer> map = new Hashtable<>();

4.3. Properties

Properties는 Hashtable의 자식 클래스
Properties: key&value를 string type으로 제한한 collection
주로 확장자가 .properties인 프로퍼티 파일을 읽을 때 사용

Properties properties = new Properties();
properties.load(Xxx.class.getResourceAsStream("database.properties"));

getResourceAsStream(): 주어진 상대 경로의 resource file을 읽는 InputStream을 리턴

5. 검색 기능을 강화시킨 컬렉션

5.1. TreeSet

TreeSet: binary tree를 기반으로 한 Set Collection
부모 노드의 객체보다 낮은 것은 왼쪽 자식 노드, 높은 것은 오른쪽 자신 노드에 저장

TreeSet<E> treeSet = new TreeSet<E>();
TreeSet<E> treeSet = new TreeSet<>();

5.2. TreeMap

TreeMap: binary tree를 기반으로 한 Map Collection
키와 값이 저장된 Entry를 저장한다는 점에서 TreeSet과 차이 존재
key 값을 기준으로 정렬

TreeMap<K, V> treeMap = new TreeMap<K, V>();
TreeMap<K, V> treeMap = new TreeMap<>();

5.3. Comparable과 Comparator

TreeSet, TreeMap에 저장되는 객체(키 객체)는 저장과 동시에 오름차순으로 정렬 -> Comparable interface를 구현하고 있어야 가능
Integer, Double, String type은 모두 Comparable을 구현한 상태
사용자 정의 객체를 저장할 때에는 반드시 Comparable을 구현해야 함
Comparable interfae에는 compareTo() method 정의됨 -> 사용자 정의 클래스에서 이 메소드를 재정의해서 비교 결과를 정수 값으로 리턴해야 함

비교 기능이 있는 Comparable 구현 객체를 TreeSet에 저장하나, TreeMap의 키로 저장하는 것이 원칙이나, 비교 기능이 없는 Comparable 비구현 객체를 저장하고 싶다면 TreeSet과 TreeMap을 생성할 때 비교자(Comparator)를 제공
비교자는 Comparator interface를 구현한 객체를 의미
Comparator interface에는 compare() method가 정의되어 있음

TreeSet<E> treeSet = new TreeSet<E>( new ComparatorImpl() );
TreeMap<K, V> treeMap = new TreeMap<K, V>( new ComparatorImpl() );

6. LIFO와 FIFO 컬렉션

6.1. Stack

Stack<E> stack = new Stack<E>();
Stack<E> stack = new Stack<>();

6.2. Queue

Queue<E> queue = new LinkedList<E>();
Queue<E> queue = new LinkedList<>();

7. 동기화된 컬렉션

collection framework의 대부분의 클래스들은 single thread 환경에서 사용할 수 있도록 설계됨 - vector, hashtable 제외
ArrayList, HashSet, HashMap을 멀티 스레드 환경에서 사용하기 위해서, collection framework는 asynchronized method를 synchronized method로 래핑하는 synchronizedXXX() method 제공

8. 수정할 수 없는 컬렉션

unmodifiable collection: 요소를 추가, 삭제할 수 없는 컬렉션
컬렉션 생성 시, 저장된 요소를 변경하고 싶지 않을 때 유용
생성 방법
- List, Set, Map interface의 static method인 of()
- List, Set, Map interface의 static method인 copyOf() -> 기존 컬렉션을 복사하여 수정할 수 없는 컬렉션 생성
- 배열로부터 수정할 수 없는 List collection 생성

// of()
List<E> immutableList = List.of(E... elements);
Set<E> immutableSet = Set.of(E... elements);
Map<K, V> immutableMap = Map.of( K k1, V v1, K k2, V v2, ... );

// copyOf()
List<E> immutableList = List.copyOf(Collection<E> coll);
Set<E> immutableSet = Set.copyOf(Collection<E> coll);
Map<K, V> immutableMap = Map.copyOf(Map<K, V> map);

// 배열로부터 수정 불가능한 List collection 생성
String[] arr = { "A", "B", "C" };
List<String> immutableList = Arrays.asList(arr);

참고자료

혼자 공부하는 자바, 신용권 저 | 한빛미디어 | 2019년 06월 10일
이것이 자바다, 신용권, 임경균 저 | 한빛미디어 | 2024년 04월 01일

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