JAVA, Collections Framework

1.컬렉션 프레임웍

• 프로그램 구현에 필요한 자료구조와 알고리즘을 구현해 놓은 라이브러리
• Collection : 데이터 그룹
• Framework : 표준화된 프로그래밍 방식
• JDK1.2부터 다양한 종류의 컬렉션 클래스가 추가되고 모든 컬렉션 클래스를 표준화된 방식으로 다룰 수 있도록 체계화되었다.

• Collection :하나의 객체를 어떻게 관리할것이냐
• Map : 쌍으로 이루어진 객체를 어떻게 관리할것이냐

1.1 컬렉션 프레임웍의 핵심 인터페이스

• 인터페이스 List와 Set을 구현한 컬렉션 클래스들은 서로 많은 공통부분이 있어서 공통부분을 뽑아 Collection인터페이스를 정의 할 수있었다.
• 컬렉션 프레임웍의 핵심 인터페이스와 특징

인터페이스	특징	구현 클래스
List	순서가 있는 데이터의 집합, 데이터 중복을 허용한다. 예) 대기자 명단	ArrayList, Vector, LinkedList, Stack
Set	순서를 유지하지 않는 데이터의 집합. 데이터의 중복을 허용하지 않는다 예) 양의 정수 집합, 소수의 집합	HashSet, TreeSet
Map	key와 value의 쌍으로 이러우진 데이터의 집합. 순서 유지 x, 키 중복 x, 값 중복 o 예) 우편번호, 지역번호(전화번호)	HashMap, TreeMap, Hashtable, Properties

Collection 인터페이스

• List와 Set의 조상인 Collection 인터페이스에는 컬렉션을 다루는데 가장 기본적인 메서드를 정의하고 있다

List 인터페이스

• 중복 허용, 저장순서 유지 되는 컬렉션을 구현하는데 사용된다

Set 인터페이스

• 중복 x, 저장순서 유지 x

Map 인터페이스

• 키 중복x, 값 중복 허용

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1.2 ArrayList

• 저장순서 유지, 중복을 허용한다
• 배열에 순서대로 저장되며, 배열에 더 이상 저장할 공간이 없으면 보다 큰 새로운 배열을 생성해서 기존의 배열에 저장된 내용을 새로운 배열로 복사한 다음에 저장된다.
• 모든 종류의 객체를 담을 수 있다
• 데이터를 읽고 저장하는데는 효율이 좋다
• 용량을 변경해야할 때는 효율이 떨어진다 , 새로운 배열을 생성하여 기존의 배열 데이터를 복사해야 하기때문에.

1.3 LinkedList

• 배열의 특징
  • 접근시간이 빠르다
  • 크기를 변경할수 없다, 배열 중간에 데이터를 추가/삭제하는데 시간이 많이 걸린다
• 배열의 단점을 극복하려고 나온것이 LinkedList이다
• 불연속적으로 존재하는 데이터를 서로 연결(link)한 형태로 구성되어 있다
• 단점 : 이동방향이 단방향이기 때문에 다음 요소에 대한 접근은 쉽지만 이전에 대한 접근은 어렵다. (더블 링크드 리스트로 단점 해결)
• 실제로 LinkedList클래스는 이름과 달리 ‘더블 링크드 리스트’로 구현이 되어 있는데, 이는 링크드 리스트의 단점인 낮은 접근성을 높이기 위한것이다.
• 큐, 양방향 큐, 스택 만들때 사용

ArrayList vs Vector

• Vector : 데이터에 동시 접속이 발생했을때 처리할 수 있다 (ArrayList의 구형버전, 잘 안쓰임)

ArrayList vs LinkedList

• 순차적으로 추가/삭제 하는 경우 : ArrayList 가 빠르다
• 중간 데이터를 추가/삭제 하는 경우 : LinkedList가 빠르다

컬렉션	읽기(접근시간)	추가/삭제	비고
ArrayList	빠르다	느리다	순차적인 추가삭제는 더 빠르다. 비효율적인 메모리 사용
LinkedList	느리다	빠르다	데이터가 많을수록 접근성이 떨어진다

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1.4 Stack 과 Queue

• stack : 순차적으로 데이터를 추가/삭제하므로 ArrayList와 같은 배열 기반의 컬렉션 클래스가 적합하다
• queue : 배열기반의 컬렉션 클래스 x ; 첫번째 데이터를 삭제하므로 빈공간을 채우기 위한 데이터 복사 때문에 비효율적이다. => 데이터의 추가/삭제가 쉬운 LinkedList로 구현하는것이 더 적합하다

PriorityQueue

• 저장한 순서에 관계없이 우선순위(priority)가 높은 것부터 꺼내게 된다
• null은 저장할 수 없다
• 저장공잔으로 배열을 사용하며, 각 요소를 힙(heap)이라는 자료구조의 형태로 저장한다
• 힙 : 이진 트리의 한 종류로 가장 큰 값이나 가장 작은 값을 빠르게 찾을 수 있다

Deque(Double-Ended Queue)

• Queue의 변형으로, 양쪽 긑에 추가/삭제가 가능하다

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1.5 Iterator, ListIterator, Enumeration

• 컬렉션에 저장된 요소를 접근하는데 사용되는 인터페이스
• Iterator를 이용해서 컬렉션의 요소를 읽어오는 방법을 표준화 함으로써 코드의 일관성을 유지하여 재사용성을 극대화 한다.

Iterator

• 컬렉션 프레임워크에서는 컬렉션에 저장된 요소들을 읽어오는 방법을 표준화하였다.
• 인터페이스

pulic iterface Iterator {
  boolean hasNext();  // 읽어올 요소가 남아있는지?
  Object next();  // 다음 요소 읽어오기
  void remove();  // next()로 읽어온 요소를 삭제
}
public interface Collection {
  ...
  public Iterator Iterator();
  ...
}

• 사용예시

List list = new ArrayList();
Iterator it = list.iterator();

while(it.hasNext()){
  System.out.println(it.next());
}

Map map = new HashMap();
...
Iterator it = map.keySet().iterator();

Enumeration

: Iterator의 구버전

ListIterator

: Iterator에 양방향 조회기능추가 (List를 구현한 경우만 사용가능)

• Iterator는 단방향으로만 이동하기 때문에 컬렉션의 마지막 요소에 다다르면 더이상 사용x
• ListIterator는 양방향으로 이동하기 때문에 요소간의 이도잉 자유롭다. hasNext()나 hasPrevious()를 호출해서 이동 할 수 있는지 확인해야 한다.

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2. SET

: 집합을 정의 하며 요소의 중복을 허용하지 않는다.

HashSet

• 가장 빠른 임의 접근속도
• 순서를 예측할 수 없다

LinkedHashSet

• 추가된 순서, 또는 가장 최근에 접근한 순서대로 접근 가능

TreeSet

• 정렬된 순서대로 보관하며 정렬 방법을 지정할 수 있다

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3. MAP

:key,value 의 쌍으로 연관지어 저장, 순서없음

HashMap

• 중복x 순서x
• key,value null허용o
• 멀테쓰레드에서 사용x, 멀티쓰레드에서는 HashTable을 쓴다

HashTable

• HashMap보다 느리지만, 동기화 지원
• key,value null허용x
• 멀티쓰레드에서 사용

TreeMap

• 이진검색트리 형태로 key,value쌍으로 이루어짐
• 정렬된 순서로 저장(오름차순, 저장시간 다소 길다)하므로 빠른 검색
• key를 기준으로 정렬할 경우 유용, 정렬기준 : 숫자> 대문자 > 소문자 > 한글

LinkedHashMap

• HashMap + LinkedList : put을 통해 입력한 순서대로 key가 보장된다.
• [예제]

// 둘의 속도차이는 거의 없다
LinkedHashMap hm = new LinkedHashMap();
hm.put("1","라인");
hm.put("2","카카오");
hm.put("3","네이버");

LinkedHashMap Lhm = new LinkedHashMap();
Lhm.put("1","라인");
Lhm.put("2","카카오");
Lhm.put("3","네이버");

• hm결과 / 순서보장x

key	value
2	카카오
1	라인
3	네이버

• Lhm결과 / 순서보장o

key	value
1	라인
2	카카오
3	네이버

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Reference

• 자바의 정석(남궁성)
• https://hackersstudy.tistory.com/26