[JAVA] 이것이 자바다 - 컬렉션 프레임워크

🚨 배열의 문제점

선언할 때 배열의 크기를 지정해야 한다.
👉 불특정 다수의 객체를 저장하기에는 문제가 있음
객체를 삭제했을 때 해당 인덱스가 비게 된다.
👉 새로운 객체 저장 시 어디가 비어있는지 확인하는 코드 필요

💡 컬렉션 프레임워크

자료구조를 바탕으로 객체들을 효율적으로 추가, 삭제, 검색할 수 있도록 제공된 것
몇 가지 인터페이스를 통해 다양한 컬렉션 클래스를 이용할 수 있다.

List 컬렉션

객체를 일렬로 늘어놓은 구조를 가지고 있다.
객체를 인덱스로 관리하기 때문에 저장하면 자동으로 인덱스가 부여된다.
객체 자체를 저장하지 않고 객체의 번지를 참조한다.
동일한 객체 중복 저장이 가능하다.

ArrayList

저장 용량(capacity)을 초과한 객체들이 들어오면 자동으로 저장 용량이 늘어난다.

특정 인덱스의 객체를 제거하면 뒤에 인덱스 모두가 1씩 앞 당겨진다.

고정된 객체들로 구성된 List를 생성 할때는 Arrays.asList()를 사용한다.

List<String> list = Arrays.asList("홍길동", "김아무개");

Vertor

ArrayList와 동일한 내부 구조를 가지고 있다.
ArrayList와 차이점은 Vector는 동기화된 메소드로 구성되어 있어 멀티 스레드가 동시에 이 메소드를 실행할 수 없다.
👉 멀티 스레드 환경에서 안전하게 객체를 추가, 삭제 할 수 있음

LinkedList

LinkedList는 인접 참조를 링크해서 체인처럼 관리한다.

특정 인덱스의 객체를 제거하면 앞뒤 링크만 변경되고 나머지 링크는 변경되지 않는다.

📌 객체 삭제와 삽입이 아주 일어난다면 ArrayList보다 LinkedList가 더 적합하다.

Set 컬렉션

저장 순서가 유지되지 않는다.
객체를 중복해서 저장할 수 없다.
하나의 null만 저장할 수 있다.

인덱스로 객체를 검색해 가져오는 메소드가 없으므로 반복자(Iterator)를 제공한다.

Set<String> set = ''';
Iterator<String> iterator = set.iterator();

// hasNext() : 가져올 객체가 있는지 boolean으로 리턴
// next() : 컬렉션에서 하나의 객체를 가져옴
// remove() : Set 컬렉션에서 객체 제거

HashSet

동일한 객체는 중복 저장하지 않는다.

Map 컬렉션

키와 값으로 구성된 Entry 객체를 저장하는 구조를 가지고 있다.
키는 중복 저장될 수 없지만 값은 중복 저장될 수 있다.

HashMap

키 객체는 hashCode()와 equals() 를 재정의해 동등 객체가 될 조건을 정해야 한다.

Hashtable

HashMap과 동일한 내부 구조이며 Hashtable도 키 객체는 hashCode()와 equals() 를 재정의해 동등 객체가 될 조건을 정해야 한다.
HashMap과 차이점은 Hashtable은 동기화된 메소드로 구성되어 있기 때문에 멀티 스레드가 동시에 이 메소드들을 실행할 수 없다.
👉 멀티 스레드 환경에서 안전하게 객체를 추가, 삭제 할 수 있음

Properties

Hashtable의 하위 클래스이기 때문에 Hashtable의 모든 특징을 가지고 있다.
차이점은 Properties는 키와 값을 String으로 제한한 컬렉션이다.
프로퍼티 파일(~.properties)을 읽을 때 사용한다.
- 프로퍼티 파일 : 키와 값이 = 기호로 연결된 텍스트 파일, ISO 8859-1 문자셋으로 저장됨(한글은 유니코드)

Properties properties = new Properties();
properties.load(new FileReader("C:/~/database.properties"));


// 클래스 파일 기준으로 상대 경로를 이용해 프로퍼티 파일의 경로를 얻어 파일 읽기
String path = 클래스.class.getResource("database.properties").getPath(); 
// getResource()는 주어진 파일에 상대경로 URL 객체로 리턴
// URL의 getPath()는 파일의 절대 경로 리턴
path = URLDecoder.decode(path, "utf-8");
// 경로에 한글이 있을 경우 한글로 복원
Properties properties = new Properties();
properties.load(new FileReader(path));


// Properties 객체의 해당 키에서 값을 읽을 때
String value = properties.getProperty("key");

검색 기능을 강화시킨 컬렉션

TreeSet과 TreeMap이 있으며 이진 트리(binary tree)를 이용해서 계층적 구조(tree 구조)를 가지면서 객체를 저장한다.

이진 트리 구조

여러개의 노드가 트리 형태로 연결된 구조이다.
루트 노트를 제외하고는 각 노트에 최대 2개의 노드를 연결할 수 있다.
위아래로 연결된 두 노드를 부모-자식관계에 있다고 한다.
부모 노드의 값보다 작은 노드는 왼쪽, 큰 노드는 오른쪽에 배치한다(문자는 유니코드)
👉 왼쪽 마지막 노드가 가장 작은 값, 오른쪽 마지막 노드가 가장 큰 값이 된다.
[ 왼쪽 노드 → 부모 노드 → 오른쪽 노드 ] 순으로 읽으면 오른차순으로 정렬된 값을 얻을 수 있다. 반대는 내림차순!
👉 값들이 정렬되어 있어 그룹핑이 쉽기 때문에 범위 검색이 쉽다.

TreeSet

이진 트리를 기반으로 한 Set 컬렉션이다.
노드는 노드 값과 왼쪽과 오른쪽 자식을 참조하기 위한 두 개의 변수로 구성된다.
TreeSet에 객체를 저장하면 부모값과 비교해 자동으로 정렬이 된다.

주요 메소드
✔ 검색 메소드 : first(), last(), lower(), higher(), floor(), ceiling(), pollFirst(), pollLast()
✔ 정렬 메소드 : descendingIterator(), descendingSet()
✔ 범위 검색 메소드 : headSet(), tailSet(), subSet()

TreeMap

이진 트리를 기반으로 한 Map 컬렉션이다.
TreeSet과 차이점은 키와 값이 저장된 Map.Entry를 저장한다는 점이다.
TreeMap에 객체를 저장하면 부모 키 값과 비교해 자동으로 정렬되고 Map.Entry 객체를 저장한다.

주요 메소드
✔ 검색 메소드 : firstEntry(), lastEntry(), lowerEntry(), higherEntry(), floorEntry(), ceilingEntry(), pollFirstEntry(), pollLastEntry()
✔ 정렬 메소드 : descendingKetSet(), descendingMap()
✔ 범위 검색 메소드 : headMap(), tailMap(), subMap()

Comparable과 Comparator

TreeSet과 TreeMap은 자동 정렬을 위해 Comparable을 구현한 객체를 요구한다.
사용자 정의 클래스도 Comparable을 구현하고 compareTo()를 오버라이딩하면 자동 정렬이 가능하다.
🚨 TreeSet과 TreeMap의 키가 Comparable을 구현하지 않는다면 저장하는 순간 ClassCastException이 발생
👉 비구현 객체를 정렬하려면 TreeSet과 TreeMap 생성자의 매개값으로 정렬자() 주기

TreeSet<E> treeSet = new TreeSet<E>(new AscendingComparator()); // 오름차순

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

LIFO와 FIFO 컬렉션

LIFO(후입선출) : 나중에 넣은 객체가 먼저 빠져나가는 자료구조
- 예) Stack 클래스
FIFO(선입선출) : 먼저 넣은 객체가 먼저 빠져나가는 자료구조
- 예) Queue 인터페이스

✔ Stack

LIFO 자료구조를 구현한 클래스로 Stack을 응용한 대표적인 예가 JVM 스택 메모리이다.

주요 메소드

✔ Queue

FIFO 자료구조에서 사용되는 메소드를 정의하고 있다.
Queue 인터페이스를 구현한 대표적인 클래스는 LinkedList이다.