Collections

Collections Framework

JDK 1.2 전에는 다수의 데이터를 저장할 수 있는 클래스들을 서로 다른 방식으로 처리해야 했으나, JDK1.2 부터 컬렉션 클래스로 표준화된 방식으로 다룰 수 있게 체계화되었다.

List 와 Set을 구현한 컬렉션 클래스들은 공통 부분이 많아서, Collection 인터페이스로 정의할 수 있었지만 Map 인터페이스는 Key-Value 형태로 컬렉션을 다루기 때문에 같은 상속 계층도에 포함되지 못한다.

Collection 인터페이스를 보면 제네릭을 사용한 것을 볼수 있다. 제네릭은 Reference타입만을 할당받을 수 있기 떄문에 Collection의 구현클래스를 선언할때 Primitive타입은 사용이 불가하다!

public interface Collection<E> extends Iterable<E>

List

  • 데이터의 저장 순서가 유지되고, 중복을 허용함

  • 구현 클래스: AraryList, LinkedList

    • Vector, Stack 등은 컬렉션 프레임워크가 만들어지기 이전부터 존재하던 것이기 때문에 명명법을 따르지 않음.

    • Vector와 ArrayList는 내부 구조가 거의 동일하고, Vector는 Thread-safe 하기 때문에 멀티 스레드 환경에서 안전하게 객체를 추가, 삭제할 수 있지만, ArrayList는 그렇지 않다.

    • Vector과 같은 컬렉션들은 기존 코드와의 호환성을 위해 남겨두었고, ArrayList를 사용하는 것이 좋다.

ArrayList

  • Object 배열을 사용해서 데이터를 순차적으로 저장

    • Object 배열은 Thread-safe 하지 않음

  • 배열 크기를 변경할 수 없음

    • 크기를 변경해야 하는 경우 새로운 배열을 생성 후 데이터를 복사해야 함

    • 크기 변경을 피하기 위해 충분히 큰 배열을 생성하면 메모리가 낭비됨

  • 비순차적인 데이터의 추가, 삭제에 시간이 많이 걸림

  • 배열의 크기를 늘릴 때, 현재 배열의 크기의 1.5배 크기(oldCapacity >> 1)로 늘림

LinkedList

  • 이중 연결 리스트로 구현되어 있다. 배열과 달리 불연속적으로 존재하는 데이터를 연결한다

    • 단 한 번의 참조 변경만으로 데이터 삭제 가능

  • 인덱스로 O(1) 참조가 가능한 배열에 비해 데이터 접근성이 나쁨

ArraysList vs LinkedList 성능 비교

ArrayListLinkedList

구현

배열

노드 연결

접근 시간

상수 시간

위치에 따라 이동 시간 발생

삽입/삭제 시간

삽입/삭제 자체는 상수 시간

삽입/삭제 자체는 상수 시간

삽입/삭제 시 시프트가 필요한 경우 추가 시간 발생

삽입/삭제 위치까지 이동하는 시간 발생

크기 확장

배열 확장이 필요한 경우 복사 추가 시간 발생

검색

최악의 경우 리스트에 있는 데이터 수 만큼 확인

Set

  • 순서를 유지하지 않는 데이터의 집합, 데이터의 중복을 허용하지 않음

  • 구현 클래스: HashSet, TreeSet

HashSet

  • 저장 순서를 유지 하지 않음

    • 저장 순서를 유지하고자 한다면 LinkedHashSet을 사용하면 됨.

  • 순서가 없으니 정렬을 할 수 없음.

    • 정렬을 하고자 한다면 Set의 모든 요소를 List에 저장해서 정렬하거나 TreeSet을 사용하면 됨.

  • 객체를 저장하기(boolean add(Object o)) 전에 기존에 같은 객체가 있는지 확인

    • 같은 객체가 없으면 저장하고, 있으면 저장하지 않는다

  • 같은 객체를 확인하는 것은 hashCode() 메서드를 호출해서 해시코드를 얻어냄.

    • 같은 해시코드를 가진 객체가 있다면 equals() 메서드로 두 객체를 비교해서 true가 나오면 같은 객체로 판단하고 저장하지 않음.

    • 제대로 저장하려면 equals() 와 hashCode()를 목적에 맞게 재정의해야함.

  • 내부적으로 HashMap을 사용함. HashSet은 Map 키에 해당하는 부분에 객체를 저장하고 값에는 더미 객체를 사용함.

TreeSet

  • Binary Search Tree로 구현되어 있음.

  • 범위 검색과 정렬에 유리한 집합

  • HashSet 보다 데이터 추가, 삭제에 시간이 더 걸림

  • 내부적으로 TreeMap을 사용함. Treㄷset은 Map 키에 해당하는 부분에 객체를 저장하고 값에는 더미 객체를 사용함.

  • BST 자료구조에 저장되기 때문에 객체 간의 비교가 가능해야 함

    • 저장되는 객체가 Comparable 나 Comparator 인터페이스를 구현하고 있어야 함

    • 혹은 생성자에 Comparator 객체를 넘겨줘야 함 (TreeSet(Comparator comparator))

TreeSet API

  • subSet(Object fromElement, Object toElement) : 범위 검색의 결과를 반환

  • headSet(Object toElement) : 지정된 객체보다 작은 객체들을 반환

  • tailSet(Object fromElement) : 지정된 객체보다 큰 객체들을 반환

  • 그 외 기타 API 는 공식문서 참고

Java List vs Set

ListSet

구현체

ArrayList, LinkedList

HashSet, LinkedHashSet, TreeSet

중복 데이터 저장

가능

불가능

데이터 조회 속도

상대적으로 느림

상대적으로 매우 빠름

순서 존재

존재함

구현체에 따라 다름

Map

  • key-value 형식으로 데이터를 저장하는 자료구조

  • key 는 유니크 해야함. value는 중복 가능

  • HashTable과 HashMap의 관계는 Vector와 ArrayList의 관계와 같다.

    • HashTable은 Thread-safe 하지만 HashMap은 그렇지 않다.

HashMap

  • 해시 테이블을 사용한다

  • 해시를 사용하기 때문에 보통 모든 데이터를 상수 시간에 접근한다

  • 순서를 보장하지 않는다

    • 순서를 유지하려면, LinkedHashMap을 사용하면 된다

  • 해시 충돌 시 체이닝 방식으로 해결한다

TreeMap

  • Binary Search Tree로 구현되어 있음.

  • 범위 검색과 정렬에 유리한 집합

  • HashMap 보다 데이터 추가, 삭제에 시간이 더 걸림

유용한 메서드

  • Collections.copy(List dest, List src) : src의 내용을 dest로 복사

  • Collections.sort(List list) : list를 오름차순으로 정렬

  • Collections.sort(List list, Comparator c) : list를 c의 규칙으로 정렬

  • Collections.binarySearch(List list, Object key) : 이진 검색으로 list에서 key를 찾아서 인덱스를 반환

  • Collections.reverse(List list) : list의 내용을 반대로 정렬

  • Collections.shuffle(List list) : list의 내용을 뒤섞음

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