collection

• Collection
• List
  • ArrayList
  • Vector
  • LinkedList
• Set
  • HashSet
• Map
  • HashMap
  • Hashtable
  • Properties
• TreeSet
• TreeMap
• Stack
• Queue
• Synchronized Collection

자바 공부를 하면서 참고한 서적입니다.

명품자바에센셜(생능출판사, 황기태), 이것이 자바다(한빛미디어, 신용권), 디자인패턴과 리팩토링

Collection

컬렉션(Collection) 은 사전적 의미로 요소를 수집해서 저장하는 것을 말합니다.

자바 컬렉션은 객체를 수집해서 저장하는 역할을 합니다.

FrameWork : 사용방법을 미리 정의해 놓은 라이브러리

즉, 자바의 컬렉션 프레임워크는 배열에서 추가, 검색, 삭제시 배열의 인덱스가 비어있는
문제점을 개선하기 위해서 객체를 효율적으로 추가, 검색, 삭제를 할 수 있게 만들어 주는
java.util에 포함되어있는 컬렉션 라이브러리 입니다.

위 그림은 각 인터페이스의 분류를 나타낸 것입니다.

Collection Interface : List와 Set의 공통적인 메소드를 정의한 인터페이스

• 특징

  • List : 순서를 유지하며, 중복 저장 가능
  • Set : 순서를 유지하지 않으며, 중복 저장 불가능 (중복제거 효과, 넣을때 꺼낼때의 순서가 다름)
  • Map : 키와 값으로 저장하며, 키는 중복 저장 불가능

제네릭타입을 사용하는 컬렉션들은 Diamond Operator를 사용합니다.

List

리스트 컬렉션은 객체를 일렬로 늘어 놓은 구조를 가지고 있습니다.
객체를 인덱스(index)로 관리 하며 객체 저장시 자동으로 인덱스가 부여 됩니다.
중복된 객체를 저장할 수 있습니다.(동일한 메모리 번지 참조)

리스트는 빈 엘리먼트를 허용하지 않습니다.

• 객체 추가 메소드

• 객체 검색 메소드

• 객체 삭제 메소드

• EXAMPLE

  List<String> list = new ArrayList<>(); // 컬렉션 생성
  list.add("John") // 맨끝에 해당 객체 추가
  list.add(1, "Mike") // 해당 인덱스에 객체 삽입
  String name = list.get(1) // 해당 인덱스에 저장된 객체 찾기
  list.remove(1); // 해당 인덱스에 저장된 객체 삭제
  
  for(int i=0; i<list.size(); i++) {
    names[i] = list.get(i); // get()으로 저장된 객체 가져오기
  }
  

for문을 이용해서 변수에 인덱스에 저장된 값을 얻어오고 싶을 경우 list참조변수.get(인덱스번호)를 사용하면 됩니다.
반면에, 인덱스 번호가 필요 없을경우 Enhanced For-Loop을 사용하면 됩니다.

ArrayList

ArrayList는 `List 인터페이스의 구현 클래스`입니다.

배열과 비슷하지만 가장 큰 차이점은 배열과 달리 capacity(용량)이 자동으로 늘어납니다.
즉, 배열은 크기가 고정되어있는 저장공간에 값을 넣고, 값을 빼도 저장공간의 크기는 그대로 입니다.
반면에, ArrayList는 값을 넣으면 저장공간이 자동으로 늘어나고 값을 삭제하면 저장공간의 크기가 줄어듭니다.

• 배열과 ArrayList의 차이점

  ex) 크기 20의 배열과, ArrayList가 있다고 가정.

  • 배열 인덱스8에 저장된 값 삭제

    배열 인덱스5 자리의 값은 비어있지만, 배열의 크기는 그대로이며 원래 가지고있던 인덱스 번호를 그대로 가지게 된다.

  • ArrayList 인덱스8에 저장된 값 삭제

    인덱스8에 저장된 객체가 사라지며, 바로 뒤의 인덱스(9~19)까지의 인덱스 번호가 한 칸씩 앞으로 땡겨진다.
    즉, 인덱스 9가 인덱스 8의 번호를 가지게 되고 인덱스 10이 인덱스 9의 번호를 가지게 된다.

• 사용방법

  List<String> list = new ArrayList<>(10); // 크기 10의 객체를 저장할 수 있습니다.
  // 크기 초과시 capacity가 자동으로 늘어납니다.
  

• ArrayList vs LinkedList

  종류	ArrayList	LinkedList
  중간에 추가/삭제	느림	빠름
  순차적 추가/삭제	빠름	느림
  인덱스 조회	빠름	느림

ArrayList를 사용한 예제

Vector

Vector는 ArrayList와 동일한 내부구조를 가지고 있습니다. 또한 synchronized method로 되어있어서
스레드가 동시에 접근이 불가능합니다.

따라서, 멀티 스레드 환경에서 안전하게 객체를 추가, 삭제 할 수 있습니다.(Thread Safe)

• 사용방법

  List<E> list = new Vector<E>();
  

LinkedList

LinkedList는 ArrayList와 내부 구조가 완전히 다릅니다.

• Single LinkedList

  

LinkedList에서 가장 중요한 것은 노드의 구현입니다.
노드는 실제로 데이터가 저장되는 그릇과 같은 것이기 때문에 이것부터 구현을 시작합시다.
HEAD는 첫 번째 노드를 가리키는 참조값이고 SIZE는 노드의 크기, TAIL은 마지막을 지정합니다.

• 노드의 구성

  1. 데이터(data)
  2. 다음 노드 참조값(next)

  Node = data + next

• Double LinkedList

  

Double LinkedList는 데이터 삭제시 ArrayList 처럼 인덱스가 앞으로 한 칸씩 당겨 지는 것이 아니라
삭제할 객체의 링크를 끊고 삭제된 객체의 앞 링크와 삭제된 객체의 뒤 링크를 서로 이어주는 것입니다.
LinkedList는 처음 생성시에 링크는 비어있는 상태 입니다.

• 사용방법

  List<E> list = new LinkedList<E>();
  

Set

Set은 집합이라고 생각하면 됩니다. 순서 없이 저장하고, 중복 저장이 불가능합니다.
null값도 하나만 저장 가능합니다. 즉, 집합 효과 때문에 중복제거 효과가 있습니다.

treeSet을 제외한 Set 컬렉션들은 저장할때와 빼낼때(찾을때)의 순서가 다를 수 있습니다.
그 이유는 순서 없이 저장하기 때문입니다. 하지만 treeSet은 이진트리의 효과때문에 오름차순정렬 기능이 있어서
정렬된 상태로 출력됩니다.

따라서 List와 Set중에서 중복저장을 허용하지 않겠다(중복을 없애겠다)라고 하면 Set을 이용하면 됩니다.

• 객체 추가 메소드

• 객체 검색 메소드

• 객체 삭제 메소드

• Iterator 인터페이스의 메소드

Iterator를 사용하여 제거를 할 때에는 항상 가져올 객체가 있는지 확인하는게 좋습니다.

  while(iterator.hasNext()) { // 가져올 객체가 있는지 확인하는 반복문, 객체 수 만큼 반복
    String name = iterator.next(); // name에 객체 하나씩 저장 후 비교
    if(name.equals("John")) {
      iterator.remove(); // Set 컬렉션의 객체 삭제
    }
  }

HashSet

HashSet은 Set 인터페이스의 구현 클래스 입니다. 사용방법은 ArrayList와 비슷합니다.

• 사용방법

  Set<E> set = new HashSet<E>();
  

• 동등객체판단 : hashCode(), equals() 오버라이딩

  HashSet에 객체를 저장할때는 Set의 특성상 순서없이 저장, 중복된 값 저장 안함 이므로
  hashCode()를 오버라이딩하여 해시코드 값을 비교하고, 같을경우 equals()로 비교하여 같은 객체 인지
  확인합니다.

  동등객체 : hasCode()와 equals()의 값이 모두 같은 객체

  문자열(String Class)은 내부적으로 hashCode()와 equals()가 재정의 되어있어서 HashSet에 저장할때
  같은 문자열은 같은 객체, 다른 문자열은 다른 객체로 판단합니다.

  만약, 제네릭 타입에 클래스를 넣고 비교할 경우에는 hashCode()와 equals()를 재정의 해야 합니다.

  @Override
  public boolean equals(Object o) {
    if(o instanceof ClassName) {
      ClassName classname = (ClassName)o;
      // name과 id가 같을경우 true 리턴
      return classname.name.equals(name) && (classname.id == id);
    } else {
      return false;
    }
  }
  
  // name과 id가 같을경우 동일한 hashCode() 리턴
  @Override
  public int hashCode() {
    return name.hasCode() + id;
  }
  

• EXAMPLE1

  Member클래스가 있고 속성으로는 이름, 성별, 전화번호가 있습니다.
  이름과 성별의 hashCode()와 equals()가 같을 경우 동등객체로 판단하는 프로그램이 있습니다.

  public class Member {
  
  	public String name;
  	public String sex;
  	public String phone;
  
  	public Member(String name, String sex, String phone) {
  		this.name = name;
  		this.sex = sex;
  		this.phone = phone;
  	}
  
  	@Override
  	public boolean equals(Object o) {
  		if(o instanceof Member) {
  			Member member = (Member)o;
  			return member.name.equals(name) && (member.sex.equals(sex));
  		} else {
  			return false;
  		}
  	}
  
  	@Override
  	public int hashCode() {
  		return name.hashCode() + sex.hashCode();
  	 }
    }
  
    import java.util.HashSet;
    import java.util.Set;
  
    public class HashCodeExample {
    	public static void main(String[] args) {
    		Set<Member> set = new HashSet<Member>();
  
    		// 동명이인
    		set.add(new Member("홍길동", "M", "010-1234-5678"));
    		set.add(new Member("홍길동", "M", "010-5678-1234"));
  
    		System.out.println("총 객체 수 : " + set.size()); // 결과 1
    	}
  }
  

  위 코드를 보면 알 수 있듯이 어떻게 hashCode()와 equals()메소드를 오버라이딩 하느냐에 따라
  결과가 다르게 나오는 걸 알 수 있습니다.

  문제가 이름과, 성별이 같으면 동등객체로 판단하라고 했는데 hashCode()에서 성별이 같냐를 판단하고
  equals()에서 이름이 같냐라는 판단을 해서 코드를 작성할 수도 있습니다.

• EXAMPLE2

  @Override
  public boolean equals(Object o) {
    if(o instanceof Member) {
      Member member = (Member)o;
      return member.name.equals(name);
    } else {
      return false;
    }
  }
  
  @Override
  public int hashCode() {
    return sex.hashCode();
   }
  }
  

• Iterator 사용

  Set<String> set = new HashSet<String>();
  set.add("John");
  set.add("Mike");
  Iterator<String> iterator = set.iterator(); // Iterator(반복자) 얻기
  while(iterator.hasNext()) {
    String name = iterator.next();
    System.out.println(name);
  }
  

Map

Map 컬렉션은 Key + Value로 이루어져 있습니다. 키는 중복 저장이 불가능하지만 값은 중복 저장이 가능 합니다.
Key와 Value는 모두 객체(Instance)로 구성되어있습니다. key와 value에는 null값도 허용됩니다.

Map과 List의 병합

예를 들어 환경설정에 있는 PATH가 key이며, PATH안에 설정되어있는 C:JAVA_HOME이 Value입니다.

Map.Entry : Key + Value

• 객체 추가 메소드

• 객체 검색 메소드

• 객체 삭제 메소드

HashMap

HashMap도 HashSet처럼 hashCode()와 equals()를 오버라이딩 해야 합니다.

• 사용방법

  Map<K, V> map = new HashMap<K, V>();
  

  예를들어 K는 Integer, Value는 String을 가지고 싶으면 다음과 같이 작성하면 됩니다.

  Map<Integer, String> map = new HashMap<Integer, String>();
  

• Iterator Architecture

  Map<K, V> map = new HashMap<K, V>();
  Set<K> keySet = map.keySet();
  Iterator<K> keyIterator = keySet.iterator();
  while(keyIterator.hasNext()) {
    K key = keyIterator.next();
    V value = map.get(key);
  }
  

• Enhanced For Loop Architecture

  Map<K, V> map = new HashMap<K, V>();
  Set<K> keySet = map.keySet();
  for(K key : keySet) {
    K keyField = key;
    V value = map.get(key);
  }
  

• EXAMPLE

  import java.util.*;
  public class HashMapExample {
    public static void main(String[] args) {
      Map<String, Integer> map = new HashMap<String, Integer>();
  
  // put으로 키와 값을 넣기
      map.put("John", 10);
      map.put("Mike", 20);
  
  // get으로 키에 해당하는 값 찾기
      System.out.println(map.get("홍길동"));
  
      Set<String> keySet = map.keySet(); // keySet 얻기
      Iterator<String> keyIterator = keySet.iterator(); // 키에 해당하는 반복자 얻기
      while(keyIterator.hasNext()) {
          String key = keyIterator.next();
          Integer value = map.get(key);
          System.out.println(key + " & " + value);
      }
  
      System.out.println();
  
  // Map.Entry 얻기
      Set<Map.Entry<String, Integer>> entrySet = map.entrySet();
  // Map.Entry의 반복자 얻기
      Iterator<Map.Entry<String, Integer>> entryIterator = entrySet.iterator();
  
      while(entryIterator.hasNext()) {
          Map.Entry<String, Integer> entry = entryIterator.next();
          String key = entry.getKey();
          Integer value = entry.getValue();
          System.out.println(key + " & " + value);
        }
     }
     }
  

위에서 while문대신 Enhanced For Loop을 사용할 수 도 있습니다.

for(Type Parameter Variable : 제네릭타입변수){ 실행코드 }

   for(String key : keySet) {
     System.out.println(key + " & " + map.get(key));
   }

   for(Map.Entry<String, Integer> entry : entrySet) {
     System.out.println(entry.getKey() + " & " + entry.getValue());
   }

Hashtable

Hashtable은 HashMap과 구조가 동일 합니다. Hashtable은 Vector처럼 synchronized method로 되어있어서
멀티 스레드 프로그램에서 안전하게 객체를 추가, 삭제 할 수 있습니다.

• 사용방법

  Map<K, V> map = new Hashtable<K, V>();
  

  예를들어 K는 Integer, Value는 String을 가지고 싶으면 다음과 같이 작성하면 됩니다.

  Map<Integer, String> map = new HashMap<Integer, String>();
  

Properties

Properties는 Hashtable의 하위 클래스입니다.(특징이 똑같습니다.) 차이점은 Properties의
Key와 Value는 String만 가능합니다.

Properties File은 키와 값이 = 기호로 연결되어있는 ISO 8859-1 문자셋으로 저장 됩니다.

~.properties, 한글은 유니코드로 변환됩니다.

Properties File은 클래스 파일(~.class)와 함께 저장됩니다.

TreeSet

TreeSet은 이진트리(binary tree)를 기반으로 한 Set 컬렉션 입니다.

이진트리는 첫번째로 저장되는 값은 루트 노드가 되며 부모노드와 자식노드로 구성됩니다.
부모노드의 값과 저장할 값을 비교해서 저장값이 작을경우 왼쪽노드에 저장, 클 경우 오른쪽 노드에 저장합니다.

이진트리의 특성상 같은값은 저장이 안되므로, 중복 제거효과가 있습니다.

• 구성

  left

  value

  right

  left는 왼쪽 자식 노드 객체를 가리키고 right는 오른쪽 자식 노드 객체를 가리킵니다.

  TreeSet에 객체를 저장하면 자동으로 오름차순 정렬합니다. 부모 값과 비교해서 작은 값은 왼쪽 노드에 높은 것은 오른쪽 자식 노드에 저장합니다.

• 사용방법

  TreeSet<E> treeSet = new TreeSet<E>();
  

• EXAMPLE

  List<String> list = new ArrayList<>();
  TreeSet treeSet = new TreeSet();
  
  // 리스트에 문자열 넣고, treeSet에 List넣기
  // treeSet 특성상 중복을 제거하고 자동으로 오름차순 정렬
  for(int i=0; i<countToken; i++) {
    list.add(st.nextToken());
    treeSet.addAll(list);
  }
  

• TreeSet을 이용한 Enhanced For Loop

  TreeSet<Employee> treeSet = new TreeSet<Employee>(new Comparator<Employee>() {
  @Override
  public int compare(Employee e1, Employee e2) {
    if(e1.position.compareTo(e2.position) > 0) return 1;
    else if(e1.position.compareTo(e2.position) < 0) return -1;
    else {
      return e1.date.compareTo(e2.date);
    }
   }
  });
  
  treeSet.add(new Employee(1, "백부장", Position.부장, LocalDate.of(2018, 01, 10)));
  // Enhanced For Loop
  for(Employee employee : treeSet) {
    System.out.println(employee.name + " - " + employee.position + " - " + employee.date);
  }
  

• TreeSet 관련 메소드

TreeSet에서 Comparable을 구현한 예제

TreeSet에서 Comparator를 구현한 예제

TreeSet과 Comparator LocalDate Enum을 사용한 예제

TreeMap

TreeMap은 이진 트리를 기반으로 한 Map 컬렉션 입니다. TreeSet은 left, value, right로 구성됬지만,
TreeMap은 left, MapEntry(key, value), right로 구성됩니다.

TreeMap도 TreeSet과 같이 자동으로 정렬하는데 키 값이 작은 것은 왼쪽 노드에 큰 것은 오른쪽 노드에 저장됩니다.

TreeSet과 TreeMap은 정렬을 위해 Comparable Interface 구현을 요구합니다.

만약 Comparable Interface를 구현하지 않으면(즉, compareTo()메소드를 오버라이딩 하지 않으면)
ClassCastException이 발생합니다.

• 사용방법

  TreeMap<K, V> treeMap = new TreeMap<K, V>();
  

• TreeMap 관련 메소드

Stack

스택(Stack)은 LIFO(Last In First Out)으로 마지막으로 들어간 것이 맨 처음으로 나오는걸 의미합니다.
push()와 pop()으로 넣고 빼는 과정을 진행하고 peek()는 스택의 맨 위 객체를 가져옵니다.

• 사용방법

  Stack<E> stack = new Stack<E>();
  

Queue

큐(Queue)는 FIFO(First In First Out)으로 맨 처음 들어간 것이 맨 처음으로 나옵니다.
선입선출 알바하면서 한 번쯤은 들어본 말 일것입니다. Queue의 대표적인 예는
LinkedList입니다.

• 사용방법

  Queue<E> queue = new LinkedList<E>();
  

Synchronized Collection

Vector와 Hashtable은 synchronized method로 되어있어서 멀티스레드 환경에서 안전합니다.
반면 나머지 컬렉션들은 그렇지 않습니다. 하지만 멀티스레드 환경에서 처리해야할 경우도 생기는데
이를 위해 synchronizedXXX()메소드를 제공하고 있습니다.

• 사용방법

  List<T> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<T>());
  Set<E> set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<E>());
  Map<K, V> map = Collections.synchronized(new HashMap<K, V>());