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자바 컬렉션 프레임워크(Java Collections Framework)

자바 컬렉션 프레임워크(Java Collections Framework)란 객체들을 모아놓은 자료구조를 조작하기 위해 여러 메소드들을 포함하고 있는 프레임워크이다.

컬렉션 인터페이스들은 제네릭(Generics) 으로 표현되어 컴파일 시점에서 객체의 타입을 체크하기 때문에 런타임 에러를 줄이는 데 도움이 된다.

컬렉션에는 대표적으로 List, Set, Map 인터페이스가 있으며 이를 구현한 다양한 클래스가 존재하고 각각의 특징들 또한 다양하다.

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컬렉션 프레임워크 구현관계 요약

  • List: ArrayList, LinkedList, Vector, Stack
  • Set: HashSet, LinkedHashSet, TreeSet
  • Queue: priorityQueue, ArrayDeque
  • Map: HashMap, LinkedHashMap, Hashtable, TreeMap

Collection 인터페이스 그룹

  • List, Set, Queue 인터페이스는 Collection 인터페이스를 상속받는다. (Map은 Key-value 구조로 인해 Collection 인터페이스를 상속받지 않고 별도로 정의한다)

Collection 대표적인 메서드

  • boolean add(E e) : 해당 컬렉션에 전달된 요소를 추가
  • boolean remove(Object o) : 해당 컬렉션에서 전달된 객체를 제거
  • void clear() : 해당 컬렉션의 모든 요소를 제거
  • boolean contains(Object o) : 해당 컬렉션이 전달된 객체를 포함하고 있는지
  • boolean equals(Object o) : 해당 컬렉션과 전달된 객체가 같은지
  • boolean isEmpty() : 해당 컬렉션이 비어있는지
  • Iterator iterator() : 해당 컬렉션의 반복자(iterator)를 반환
  • int size() : 해당 컬렉션의 요소의 총개수를 반환
  • Object [] toArray() : 해당 컬렉션의 모든 요소를 Object 타입의 배열로 반환

List 컬렉션

  • 컬렉션 프레임워크를 상속받고 있으면 객체를 일렬로 늘어놓은 구조를 갖고 있다.
  • List 컬렉션은 객체를 인덱스로 관리하기 때문에 객체를 저장하면 자동으로 인덱스가 부여되고 인덱스로 검색, 삭제를 할 수 있다.
  • List 컬렉션은 객체 자체를 저장하는 것이 아니라 객체의 번지를 참조한다. 따라서 동일한 객체를 중복 저장할 수 있다.
  • List 컬렉션을 구현하는 대표적인 클래스는 Array, LinkedList, Vector, Stack, Queue가 있다.

ArrayList

List 인터페이스의 구현 클래스이다.

  • 가장 배열과 유사하다. 데이터를 저장하는 공간의 크기를 가변적으로 늘릴 수 있다.
  • index를 이용해 요소를 참조한다.
  • 멀티 스레드 환경을 고려하지 않아 Thread Safe하지 않다.(synchronized 키워드나 Vector를 이용해서 해결해야 함)

LinkedList

  • LinkedList 구조로 이루어져 있다.
  • 연속된 메모리를 저장하지 않고 pointer 방식으로 데이터를 연결지어 저장한다.
  • 각 노드의 주소 정보만 바꿔주면 되기 때문에 삽입, 삭제 성능이 좋다.

Vector

  • ArrayList와 동일한 내부 구조를 사용하며 같은 특징
  • 동기화된 메소드를 구성되어 있어 Thread Safe하다.
  • 단일 스레드 환경에서도 동기화를 사용하기 때문에 비효율적이며, 성능면에서도 동일한 구조를 갖는 ArrayList보다 떨어진다.

Stack

Stack은 LIFO(Last-In-First-Out) 특성을 가지는 자료구조이다.

  • Stack은 Vector를 implements 받는다. 하지만 push(), pop()은 Stack 클래스 내부에 구현됐기 때문에, 이 메소드를 사용하려면 Stack으로 받아야 함.

Set

Set은 집합이라고도 부르며, 순서가 없고 원소의 중복을 허용하지 않는다.

HashSet

HashSet은 집합의 특징 때문에 중복을 허용하지 않는다. 또한 순서를 갖지 않음

  • 대표적으로 많이 사용되는 집합(Set)구조이다.

LinkedHashSet

원래 집합의 특징은 중복을 허용하지 않고, 순서를 가지지 않는다는 특징이 있지만

LinkedHashSet은 중복은 허용하지 않지만, 순서는 가진다.

TreeSet

TreeSet도 중복을 허용하지 않고, 순서를 가지지 않는다.

  • 하지만 데이터를 정렬하여 저장하고 있다는 특징이 있다.

Queue 컬렉션

FIFO(First-In-First-Out) 자료구조를 갖고 있음.

  • 처음 들어온 원소가 처음으로 나간다는 특징이 있다.
  • 들어올때는 enqueue, 나갈땐 dequeue라고 함.

PriorityQueue

일반 큐와는 다르게 원소에 우선순위를 부여하여 높은 순으로 먼저 반환한다.

  • 이진 트리 구조로 구현되어 있음
    // 오름차순 (default)
    Queue<Integer> priorityQueue = new PriorityQueue<>();

    // 내림차순
    Queue<Integer> priorityQueue2 = new PriorityQueue<>(Collections.reverseOrder());

ArrayDeque

deque는 양쪽으로 넣고 빼는것이 가능한 자료구조이다. image

Map

Map은 key-value로 구성된 자료구조이다.

  • Set처럼 순서를 가지 않음
  • Key값은 중복이 불가능하고, Value는 가능하다.

HashMap

HashMap은 일반적으로 많이 사용되는 Map 자료구조이다.

  • 해시함수를 이용한 구조
  • 정렬이 불가능하고 삽입 데이터의 순서를 보장하지 않음
  • 삽입 / 삭제 / 조회 연산이 O(1)을 보장한다.

HashTable

HashMap과 동일한 특징을 가지지만, 차이점이라고 하면 Thread-Safe하여 동기화를 지원한다.

LinkedHashMap

일반적으로 Map 자료구조는 순서를 가지지 않지만, LinkedHashMap은 들어온 순서대로 순서를 가진다.

TreeMap

이진트리로 구성되어 있고, TreeSet과 같이 정렬하여 데이터를 저장하고 있다.

  • 데이터를 저장할때 정렬하기 때문에 저장 시간이 다른 자료구조에 비해 오래걸림

Map 주요 메서드

  • V put(K Key, V value) : 주어진 키와 값을 추가하여 저장되면 값을 리턴합니다.
  • boolean containsKey(Object Key) : 주어진 키가 있는지 확인합니다.
  • boolean containsValue(Object value) : 주어진 값이 있는지 확인합니다.
  • Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() : 모든 Map.Entry 객체를 Set에 담아 리턴합니다.
  • Set keySet() : 모든 키를 Set객체에 담아서 리턴합니다.
  • V get(Object key) : 주어진 키에 있는 값을 리턴합니다.
  • boolean isEmpty() : 컬렉션이 비어있는지 조사합니다.
  • int Size() : 저장되어 있는 전체 객체의 수를 리턴합니다.
  • Collection values() : 저장된 모든 값을 Collection에 담아서 리턴합니다.
  • void clear() : 저장된 모든 Map.Entry를 삭제합니다.
  • V remove(Object Key) : 주어진 키와 일치하는 Map.Entry를 삭제하고 값을 리턴합니다.

참조 : https://gbsb.tistory.com/247#map-interface-groups-classes

https://fbtmdwhd33.tistory.com/255

https://st-lab.tistory.com/142

https://coding-factory.tistory.com/550