[Java] 컬렉션 프레임워크

이번 글에선 컬렉션 프레임워크에 대해서 정리해보려고 한다. 컬렉션 프레임워크는 프로그래밍에 있어서 필수불가결한 요소라고 생각한다.

저번에 설명한 스트림도 컬렉션을 활용할 수 있는 것이고, 기본적으로 배열같은 데이터는

실무에서나, 혼자 코딩할 때나, 코딩테스트를 할 때도 거의 항상 들어가기 때문이다.

그렇기에 더 자세히 이해하고 활용할 수 있어야겠다는 생각을 하게 되었다. 그렇다면 한번 시작해보자.

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일단 컬렉션에 대해 설명하기 전에 사진을 보며 종류에 대해서 살펴보자.

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컬렉션 프레임워크는 인터페이스로 구현되어있다.

그 인터페이스(컬렉션)으로 구현되어있는 것들이 List, Set, Map인데 이 컬렉션 인터페이스들을 통해 구현한 것들(ArrayList, HashMap 등)을

컬렉션 클래스라고 불린다.

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각 인터페이스들의 특징들에 대해서 살펴보자.

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List

List<E> - 순서가 있는 데이터의 집합으로, 중복을 허용한다.

종류 : ArrayList, Vector, LinkedList, (Stack, Queue) = 자료구조 등

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Set

Set<E> - 순서가 없는 데이터의 집합으로, 중복을 허용하지 않는다.

종류 : HashSet, TreeSet 등

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Map

Map<K, V> - Key와 Value의 한 쌍으로 이루어진 데이터의 집합으로 순서가 없다. Key는 중복이 불가능하지만 Value는 중복이 가능하다.

종류 : HashMap, TreeMap, Hashtable, Properties

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이런 식으로 이루어져있다.

옛날부터 있던걸 사용하는 것 보다는 주로 새로 추가된 ArrayList와 HashMap을 사용하는게 좋다고 한다.

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이러한 컬렉션 클래스들은 컬렉션에서 제공하는 주요 메소드들을 사용할 수 있다.

아래 코드를 주로 설명할 것이다.

List list = new ArrayList<>(); // 선언
// 밑에 예제가 들어갈 자리
list.stream().forEach(System.out::println); // 출력

 

*** List list = new ArrayList(); 로 선언하는 이유에 대해서 ***

이는 자바의 다형성에 관한 얘기인데, 이렇게 선언해서 사용하는 경우 후에 클래스를 바꿀 때 용이하기 때문이다.

같은 인터페이스를 상속받기에 교체도 쉽다는 것이다.

​

add() - 해당 컬렉션에 해당 요소를 추가함

list.add("abc");
list.add("def");
list.add("ghi");

clear() - 해당 컬렉션에 해당 요소를 제거함

list.clear();

contains() - 해당 컬렉션에 해당 객체를 포함하고 있는지를 확인함

list.contains("abc");

equals() - 해당 컬렉션과 해당 객체가 같은지를 확인함

list.equals(list);

isEmpty() - 해당 컬렉션이 비어있는지를 확인함

list.isEmpty();

iterator() - 해당 컬렉션의 이터레이터(반복자)를 반환함

list.iterator();

remove() - 해당 컬렉션에서 해당 객체를 제거함

list.remove("abc");
list.remove(0);

size() - 해당 컬렉션 요소의 총 개수를 반환함

list.size();

toArray() - 해당 컬렉션의 모든 요소를 Object 타입의 배열로 반환함

list.toArray();

위에 기능들을 컬렉션 클래스에서 공통적으로 사용하기위해 컬렉션 인터페이스로 상속받아서 사용하는 것이다.

그러면 다음으로는 컬렉션 클래스들의 메소드들과 쓰임새를 살펴보겠다. (정리한 메소드는 간략 작성만 하겠다.)

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List

list는 우리가 흔히 사용하는 순차적이고 중복을 허용하는 배열이다.

값을 넣음으로써 인덱스가 붙고 그것을 활용해 여러가지 기능을 만들 수 있다.

​

ArrayList

arraylist는 배열의 크기가 가변적으로 변하는 배열이다.

밑에서 소개할 vector 보다 속도가 빠르기에 더 많이 사용되기도 한다.

우리가 흔히 접할 수 있으며, 그만큼 많이 사용되는 것이기에 제대로 다룰 줄 알아야 될 것이다.

​

​

add(), remove(), contains(), toArray(), clear(), isEmpty(), size() (설명 생략)

get() - 인덱스를 제공하면 해당 값을 반환한다.

list.get(0);

set() - 인덱스와 바꿀 값을 제공하면 값을 바꿔준다.

list.set(0, "a");

indexOf(), lastIndexOf() - 값을 제공하면 해당 값의 인덱스를 제공, last는 끝에서 검색 (값은 같다)

list.indexOf("abc"); list.lastIndexOf("abc");

addAll() - 두 컬렉션을 합침

List addlist = new ArrayList<>();
addlist.add("jkl");
addlist.add("mno");
addlist.add("pqr");

list.addAll(addlist);

containsAll() - 해당 컬렉션 안에 모든 요소가 포함되어 있는지 여부를 확인

list.containsAll(addlist); // 위에 addAll을 실행했다면 true, 아니라면 false

 

Vector

vector 도 arraylist와 비슷한 가변 배열이다.

vector는 동기화된 메소드로 구성되어 있어 여러 스레드에서 동시에 사용하지 못하고,

한 곳에서 작업을 끝내야 작업을 할 수 있기에,멀티 스레드 환경에서 안정적이라는 장점이 있다.

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add(), get(), set(), toArray(), clear(), remove(), size() (설명 생략)

// add 와 addElement, get 과 elementAt, set 과 setElement 는 같은 역할을 하므로 따로 정리하지 않음

벡터 생성 후 값은 똑같이 넣는다.

Vector list = new Vector(); // 이하 생략

​

firstElement(), lastElement() - 첫번째 값과 마지막 값을 반환한다.

System.out.println(list.firstElement());
System.out.println(list.lastElement());

capacity() - 현재 배열의 크기 반환

( size와는 다르다는 것을 알아야한다. 배열을 10으로 생성한뒤 값을 3개만 넣은 상태라면 capacity는 10, size는 3이다. )

System.out.println(list.capacity());

trimToSize() - 배열에 저장된 값의 갯수 만큼 배열 크기를 줄임

( 위에 내용을 예로들면 trimToSize를 사용했을 때 배열의 크기는 3으로 줄어든다.)

list.trimTosize();

​

LinkedList

위에서 설명한 두 List는 순서대로 나열되어 있다고한다면, LinkedList는 주소와 데이터가 연결되어 있는 구조이다.

그렇기에 적은 횟수와 순차적으로 탐색을 할 시에는 Arraylist가 유리하지만,

그렇지않고 많은 탐색과 중간에서의 탐색이 필요할 시에는 LinkedList를 사용하는게 좋다.

add(), get(), set() (설명 생략)

링크드리스트 생성 후 값은 똑같이 넣는다.

LinkedList list = new LinkedList<>(); // 이하 생략

push(), addFirst() / addLast() - 앞쪽에 값 추가 / 뒤쪽에 값 추가

list.addFirst("abc");
list.push("def");
list.addLast("ghi");

element(), getFirst(), peek(), peekFirst() / getLast(), peekLast() - 첫번째 값 추출 / 마지막 값 추출

System.out.println(list.element()); System.out.println(list.getFirst()); 
System.out.println(list.peek()); System.out.println(list.peekfirst());
///////////////////////////////////////////////////////////////
System.out.println(list.getLast()); System.out.println(list.peekLast());

pop(), poll(), pollFirst() / pollLast() - 첫번째 값 추출 후 삭제 / 마지막 값 추출 후 삭제

System.out.println(list.pop());  System.out.println(list.poll());  System.out.println(list.pollFirst());
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
System.out.println(list.pollLast());

removeFirst() / removeLast() - 첫번째 값 삭제 / 마지막 값 삭제

list.removeFirst();
list.removeLast();

removeFirstOccurrence() / removeLastOccurrence() - 첫번째 부터 검색해서 해당요소를 삭제 / 마지막 부터 검색해서 해당요소를 삭제

list.removeFirstOccurrence("abc");
System.out.println(list);
list.removeLastOccurrence("def");
System.out.println(list);

 

 

Set

set은 많이 사용해보지는 않았지만 List와 정반대라고 생각하면 된다.

순서가 없으며, 중복을 허용하지 않는 set은 map과 더 비슷한 느낌이다.

set은 중복 제거가 필요할 때 빛을 발한다.

​

HashSet

hashSet은 컬렉션 프레임워크 중 가장 빠른 속도를 가지고 있다

add(), remove(), contains(), clear(), remove()(설명 생략)

HashSet set = new HashSet(); // 이하 생략

addAll() - List 에서 설명했던 내용과 같지만 중복이 있다면 무시하고 추가하는 기능 때문에 작성해 보았다.

HashSet addset = new HashSet();
addset.add("abc");
addset.add("mno");
addset.add("pqr");

set.addAll(addset);

removeAll() - 위에서 설명했던 clear()와 같은 역할을 한다.

set.removeAll();

​

TreeSet

treeSet은 hashSet과 다르게 자동으로 정렬을 해준다.

add()(설명 생략)

TreeSet set = new TreeSet(); // 이하 생략

first() / last() - 가장 큰값과 가장 작은 값을 출력(

set.first();
set.last();

lower() - 제공된 값보다 작은 값 중에 가장 큰 값 / higher() - 제공된 값보다 큰 값 중에 가장 작은 값 (인자 값 미포함)

floor() - 제공된 값과 같거나 작은 값 중 가장 큰 값 / ceiling() - 제공된 값과 같거나 큰 값 중 가장 작은 값 (인자 값 포함)

set.lower("d"); // abc
set.higher("d"); // def
set.floor("def"); // def
set.ceiling("def"); // def

pollFirst() / pollLast() - 가장 작은 값을 반환 후 삭제 / 가장 큰 값을 반환 후 삭제

set.pollFirst();
set.pollLast();

 

Map

Key-Value 방식을 사용하는 인터페이스이다.

다른 컬렉션 클래스들과는 다른 특징을 가지고 있다.

​

HashMap, HashTable (HashTable은 HashMap의 구버전 격인 기능이기에 같이 정리함)

hashmap 또한 arraylist 처럼 많이 사용되고 활용된다.

해싱 기법을 사용해 데이터를 저장 및 분류한다.

*** 해싱이란, key 값에 직접 산술적인 연산을 적용해서 항목이 저장되어 있는 값에 접근하는 것이다. ***

​

get(), remove(), clear(설명 생략)

HashMap map = new HashMap(); // 생성

put(K, V) - K(Key, 키 값)와 V(Value, 값)을 입력해 값을 넣을 수 있다.

map.put("a", "abc");
map.put("b", "def");
map.put("c", "ghi");

keySet() / values() - 키 값과 값들을 별도 추출해서 컬렉션 형태로 반환한다.

System.out.println(map.keySet());
System.out.println(map.values());

replace() - 키 값과 바꿀 값을 제공하면 해당 키의 값을 바꿔준다.

map.replace("3", "ghi", "gh");

containsKey() / containsValue() - 해당하는 키값이나 값이 포함되어 있는지의 여부를 확인한다.

map.containsKey("1");
map.containsValue("abc");

​

TreeMap

트리구조로 데이터를 저장 및 분류한다.

***트리구조? - 한 노드(데이터)와 다른 노드의 이어지는 길이 하나밖에 없는 구조인데,

마치 이게 이어져서 나무 처럼 생겨서 트리 구조라고 불린다.

put(), keySet() (설명 생략)

TreeMap map = new Treemap(); // 이하 생략

*** 여기서 나오는 Entry는 키와 값을 저장하고있는 map의 내부 클래스이다. (ex 1=abc)

​

ceilingEntry(), ceilingKey() : 제공된 키값과 같거나 큰 값 중 가장 작은 키 값의 Entry나 키값을 반환

floorEntry(), floorKey() : 제공된 키값과 같거나 작은 값 중 가장 큰 키 값의 Entry나 키값을 반환

map.ceilingEntry("2"); // 2=def
map.ceilingKey("0"); // 1
map.floorEntry("3"); // 3=ghi
map.floorKey("3"); // 3

higherEntry(), higherKey() :제공된 키값과 큰 값 중 가장 작은 키 값의 Entry나 키값을 반환

lowerEntry(), lowerKey() : 제공된 키값과 작은 값 중 가장 큰 키 값의 Entry나 키값을 반환

map.higherEntry("2"); // 3=ghi
map.higherKey("0"); // 1
map.lowerEntry("3"); // 2=def
map.lowerKey("3"); // 2

entrySet() - Entry로 안에 내용들을 컬렉션으로 반환

System.out.println(map.entrySet());

firstEntry(), firstKey() - map 내에서 가장 큰 키값을 Entry나 Key 로 반환

lastEntry(), lastKey() - map 내에서 가장 작은 키값을 Entry나 Key로 반환

System.out.println(map.firstEntry()); System.out.println(map.firstKey());
System.out.println(map.lastEntry()); System.out.println(map.lastKey());

pollFirstEntry() / pollLastEntry() - map 내에서 가장 큰/작은 값을 Entry로 반환 후 삭제

map.pollFirstEntry();
map.pollLastEntry();

headMap() - 제공된 키보다 작은 키 값의 Entry를 SortedMap에 담아 반환

map.headMap("2");

tailMap() - 제공된 키보다 크거나 같은 값의 Entry를 SortedMap에 담아 반환

map.headMap("2");

​

Properties

*** Map 형식으로 된 .properties 나 .xml 파일이다.

전에 정리 했었던 Enum 또는 지금 설명하고 있는 map의 파일 버전이라고 생각하면된다. 주로 DB의 연결정보 등을 저장해두는 용도로 쓰인다.

​

생성해보기

File path = new File("C:\\공부\\JAVA\\test.properties"); // 파일 경로는 원하는 위치로 하기를 바란다.
        try (FileWriter file = new FileWriter(path)){
            Properties p = new Properties();
            p.setProperty("1", "abc");
            p.setProperty("2", "def");
            p.setProperty("3", "ghi");

            p.store(file, "test");

        } catch (Exception e) {
            //TODO: handle exception
        }

결과 값 - test.properties

#test
#Mon May 24 20:35:44 KST 2021
1=abc
2=def
3=ghi

위에서 Entry를 출력했을 때 처럼 저장되는 것을 볼 수 있다.

다음으로는 읽어보는 방법을 알아보겠다.

​

읽어와보기

File path = new File("C:\\공부\\JAVA\\test.properties");
        try (FileReader file = new FileReader(path)){
            Properties p = new Properties();
            p.load(file);

            System.out.println(p.getProperty("1", "2"));
            System.out.println(p.getProperty("2"));
            System.out.println(p.getProperty("3"));

        } catch (Exception e) {
            //TODO: handle exception
        }

결과 값 -

abc
def
ghi

이렇게 컬렉션 프레임워크에 있는 공통적인 메소드와 각 컬렉션 클래스들의 메소드를 살펴보면서 쓰임새 등을 살펴보았다.

어떤 상황에서 적절하게 사용해야할지 더 감이 잡힌 느낌이고, 이전에 정리한 stream이나 lambda를 이용한 코드를 짜보고 싶어졌다.

​

이번 정리글은 아래 페이지에서 정리한 내용을 중심으로 직접 실행해보면서 정리해 본 건데, 부족했던 지식을 채울 수 있었던 거 같다.

아직 부족한 부분이 많은 거 같지만 직접 활용해보는게 좋을 것 같아서 이제는 Spring으로 넘어가려고한다.

Spring을 공부하면서 알게된 내용들은 오늘의 공부에 정리할 것 같다.

앞으로도 꾸준히 공부해야겠다.

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참고 :

https://codevang.tistory.com/