15. Collections - List, Set, Map, search, LIFO/FIFO

목차

15.1 컬렉션 프레임워크 소개
15.2 List 컬렉션
15.3 Set 컬렉션
15.4 Map 컬렉션
15.5 검색 기능을 강화시킨 컬렉션
15.6 LIFO와 FIFO 컬렉션
15.7 동기화된 컬렉션
참고자료

15.1 컬렉션 프레임워크 소개

• 배열의 문제점
  1. new Product[10]: 저장할 수 있는 객체 수가 배열을 생성할 때 결정됨

  2. 객체를 삭제했을 때 해당 인덱스가 비게 됨 = 조각났다 = 중간에 객체가 비어있다

     ⇒ 컬렉션은 이 두 가지 문제점을 해결함

• 프레임워크: 인터페이스와 클래스의 모음
• 라이브러리: 인터페이스, 클래스
• 정형화된 방법: 컬렉션을 사용하는 방법이 통일화되어 있다는 뜻

• List(인터페이스): 인덱스에 객체를 저장, 중복 저장 가능
  • 구현클래스: ArrayList, Vector, LinkedList
• Set(인터페이스): 구슬 주머니 형태에 객체를 저장, 중복 저장 불가
  • 구현클래스: HashSet, TreeSet
• Map(인터페이스): List와 유사, 차이점은 Map은 인덱스가 아닌 key에 객체를 저장함, 키 중복 불가(키가 다르다면 객체 중복 가능)
  • 구현클래스: HashMap, Hashtable, TreeMap, Properties
• List와 Set은 공통된 부분이 많기 때문에, 그 공통된 부분을 컬렉션에 정의해 놓고 Collection을 상속받아 만들어짐
• Map은 별도로 만들어짐

15.2 List 컬렉션

• List 컬렉션: List 인터페이스를 구현한 컬렉션
• 각각의 인덱스에 객체의 생성 번지를 저장함(1, 2 인덱스는 같은 객체를 가리킴)

• 중간 인덱스에 저장된 객체가 삭제되면, 인덱스가 삭제된 만큼 칸을 이동해 다시 배열이 만들어짐(객체가 삭제되어도 중간에 빈 부분이 발생하지 않음)

• ArrayList는 List 인터페이스를 구현했기 때문에, List 인터페이스 변수에 대입 가능

• ArrayList는 생성 시 기본적으로 10개의 타입 객체를 저장할 수 있는 내부 배열이 생성됨

  ⇒ 인덱스 안에는 객체가 없는 상태, 즉 null 상태가 됨

  ⇒ new ArrayList<E>(); 의 괄호 안에 초기 배열의 길이를 지정할 수 있음

• (기본 배열 길이인 10개에서) 11번째 객체를 저장하게 되면, 저장 공간이 자동으로 늘어남

  ⇒ 다시 10개씩 배열이 늘어남(0~9인덱스 → +10~19 인덱스)

• 중간 인덱스의 객체가 삭제되면 뒷 순서의 인덱스 객체들이 삭제된 만큼 앞으로 당겨짐

• add(): 불특정 객체들을 저장할 때

• Arrays.asList(): 고정 객체들을 저장할 때

  ⇒ Arrays.asList(”a”, “b”, “c”);: 0, 1, 2 인덱스에 각각의 객체가 저장됨

    List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3); // 각 객체가 Integer로 자동 박싱됨
    for (int val : list) { // Integer로 박싱된 객체가 나오면서 int 타입으로 자동 언박싱됨
      val;
    }
  

• ArrayList의 add(): public boolean add() {…}
  • 싱글 스레드 환경에서 더 성능적으로 유리
• Vector의 add(): public synchronized boolean add() {…}
  • 동기화 처리가 되어 있음
  • 멀티 스레드 환경에서 하나의 스레드가 add()를 실행하면, 다른 스레드는 add()를 실행할 수 없음
  • 두 스레드가 동시에 객체를 저장할 때, 한 번에 하나의 스레드만이 add()를 호출 가능
  • 멀티 스레드 환경에서 안전하게 사용할 수 있음

• 하나의 요소의 참조: 앞에 있는 요소, 뒤에 있는 요소
• 요소의 앞, 뒤에 누가 있는지 저장됨 + 요소가 저장하는 객체를 참조함
• 즉, 각각의 요소는 앞, 뒤에 누가 있는지에 관한 참조가 구성되어, 체인처럼 관리됨
• 객체를 삭제하거나, 특정 인덱스에 삽입할 때 매우 유리한 컬렉션
• 예) 3번째 요소를 삭제할 때:
  • 3번째 요소에 연결된 이전, 다음 참조를 끊어버림
  • 2번째 요소에 연결된 다음 요소를 끊음
  • 4번째 요소에 연결된 이전 요소를 끊음
  • 2번째, 4번째 요소가 서로 이전, 다음 요소로 새롭게 연결됨

  ⇒ 해당 부분의 링크만 수정이 되고, 나머지 요소에 대한 링크는 수정할 필요가 없음.

• 예) 중간에 요소를 추가할 때

  

• ArrayList에서 중간 요소가 삭제되면, 나머지 요소들이 그만큼 앞으로 당겨오는 것에 반해,
• LinkedList는 나머지 요소들은 링크를 그대로 유지하고, 수정된 요소와 그 앞-뒤 요소만 빠지거나 추가됨. 즉 특정 부분만 링크가 수정됨. ⇒ 중간에 객체가 삭제되거나, 삽입될 경우, 다른 컬렉션보다는 좀 더 빠른 성능을 냄

15.3 Set 컬렉션

• Set 컬렉션: 구슬 주머니와 같은 저장 형태

• 형태: Set<String> set = 구현클래스;

• 두 코드는 동일한 결과를 얻음

    Set<String set = 구현 클래스;
      
    // 1.
    Iterrator<String> iter = set.iterator();
    while (iter.hasNext()) {
      String str = iterator.next(); // 객체를 하나씩 가져옴
    }
      
    // 2.
    for (String str : set) {
      // ...
    }
  

• remove()를 사용하면 Set 컬랙션의 요소를 완전히 삭제할 수 있음
• 두 객체가 동등 객체로 판단될 경우, 중복 저장하지 않음(hashCode로 판별)

15.4 Map 컬렉션

• 키, 값으로 구성된 한 쌍을 Map.Entry라는 객체로 표현
• 키와 값은 모두 객체: 키로 객체를 참조, 값으로도 객체를 참조

• 전체 객체를 대상으로 반복해서 얻기: 두 예시는 결과가 같음
• 다만, 두 번째 예시는 key, value를 좀 더 쉽게 얻을 수 있음

• ClassPath를 이용: 자바 코드가 있는 디렉토리
  • ~.class가 있는 디렉토리에 ~.properties 파일이 존재 한다면, 위 방법으로 Properties 객체를 만들 수 있음

15.5 검색 기능을 강화시킨 컬렉션

• TreeSet은 Set 인터페이스를 구현한 컬렉션
• Set 인터페이스 타입 변수에 대입해도 되지만, TreeSet이 가진 검색과 관련된 메서드가 있기 때문에 TreeSet 객체는 TreeSet 변수에 대입하는 것이 좋음
• 왼쪽과 오른쪽 자식 노드를 참조하기 위한 두 개의 변수로 구성
  • left: 좌측 자식 노드(자식 객체)에 대한 참조(번지)
  • value: 실체 객체의 참조(번지)가 저장되는 곳
  • right: 우측 자식 노드에 대한 참조

• 중앙 부분에 키, 값으로 되어있는 Map.Entry 객체의 참조를 저장함
• 좌: 죄측 자식노드 객체의 참조가 저장
• 우: 우측 자식노드 객체의 참조가 저장
• 중앙값의 키 값을 가지고 값을 비교함. 이 키를 보고 왼 쪽에 저장할 것인지, 오른쪽에 저장할 것인지를 결정함.

• 특정 클래스를 TreeSet, TreeMap의 키로 저장할 때는 반드시 그 특정 클래스에 Comparable을 구현해야 함

15.6 LIFO와 FIFO 컬렉션

15.7 동기화된 컬렉션

• ArrayList, HashSet과 같은 비동기화된 컬렉션을 동기화된 컬렉션으로 만드는 방법

  • ArrayList: Collections.synchronizedList() 메서드를 호출하고 매개값으로 ArrayList를 넣어 줌

    ⇒ ArrayList를 랩핑한 동기화 컬렉션이 만들어짐

    ⇒ 내부에 ArrayList를 가지고 있으며, 랩핑한 컬렉션의 메서드를 호출하면 안쪽에 담긴 ArrayList의 내용을 변경해 주는 원리

    ⇒ 랩핑한 컬렉션에 대해서는, 한 번에 하나의 스레드만 접근 가능

  • HashSet: Collections.synchronizedSet() 메서드 호출, 이하 ArrayList와 원리 같음

• HashMap도 마찬가지
  • Collections.synchronizedMap() 메서드에 HashMap 객체를 매개값으로 주면, HashMap을 랩핑하는 동기화된 Map이 리턴됨
  • 내부에 HashMap을 가지고 있으며, 동기화된 메서드를 가지고 있음
  • 스레드1이 동기화된 컬렉션의 메서드를 호출할 때, 다른 스레드는 접근 불가능

참고자료

강의교안_15장.ppt