자바 컬렉션 프레임워크 (Java Collections Framework; JCF)

컬렉션 프레임워크란

  • java.utils에 속한 일련의 클래스로, 자료구조를 담당
  • 잘 짜여진 인터페이스를 기반으로 다양한 자료구조를 구현
  • 제네릭 클래스로 되어 있어, 다양한 객체를 요소로 담을 수 있다.

JCF 인터페이스

  • List 인터페이스
    • Collection 인터페이스를 상속
    • 순서가 있는 데이터의 집합으로, 데이터의 중복을 허용
    • 구현체: ArrayList, LinkedList(, Vector, Stack)
  • Set 인터페이스
    • Collection 인터페이스를 상속
    • 순서가 없는 데이터의 집합으로, 데이터의 중복을 허용하지 않음
    • 구현체: HashSet, TreeSet
  • Map 인터페이스
    • Key-Value 쌍으로 이루어진 데이터의 집합
    • 구현체: HashMap, TreeMap, Hashtable, Properties

Collection 인터페이스

  • Collection 인터페이스의 주요 메소드

    메소드 설명
    boolean add(E e) 요소 e를 컬렉션에 추가한다.
    boolean addAll(Collection<? exteionds E> c) 다른 컬렉션 c의 모든 요소를 컬렉션에 추가한다.
    void clear() 컬렉션의 모든 요소를 제거한다.
    boolean contains(Object o) 컬렉션에 요소 o가 존재하는지 확인한다.
    boolean containsAll(Collection<?> c) 컬렉션 c의 모든 요소가 컬렉션에 포함되는지 확인한다.
    boolean equals(Object o) 컬렉션 o와 같은 내용을 포함하는지 비교한다.
    boolean isEmpty() 컬렉션이 비어있는지 확인한다.
    Iterator<E> iterator() 컬렉션의 Iterator를 반환한다.
    boolean remove(Object o) 컬렉션에서 요소 o를 제거한다.
    boolean removeAll(Collection<?> c) 컬렉션 c에 속한 모든 요소를 컬렉션에서 제거한다.
    boolean retainAll(Collection<?> c) 컬렉션 c에 포함된 객체만 남기고 나머지 요소를 제거한다.
    int size() 컬렉션에 속한 요소의 개수를 반환한다.
    T[] toArray(T[] a) 컬렉션의 요소들을 T[] 배열로 반환한다.

  • Iterator

    • iterator()로 반환되는 객체로, Collection에 저장된 요소에 접근하기 위해 사용

      메소드 설명
      boolean hasNext() 다음 요소가 있는지 확인
      E next() 다음 요소가 있을 경우 반환
      void remove() 현재 위치의 요소를 삭제

    • Iterator의 활용

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      Iterator<String> iter = collection.iterator();
      while (iter.hasNext()) {
          String string = iter.next();
          System.out.println(string);
      }
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      for (String string: collection) {
          System.out.println(string);
      }

List 인터페이스

  • 순서가 있는 데이터의 집합을 다루는 인터페이스

  • List는 인덱스를 이용해 요소를 구분할 수 있어, 데이터의 중복을 허용

  • Collection 인터페이스를 상속받았으며, 추가 메소드가 구현되어 있다.

    메소드 설명
    void add(int index, E element) index 위치에 요소 element를 삽입한다.
    boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) index위치부터 컬렉션 c의 모든 요소를 추가한다.
    E get(int index) index 위치에 저장된 요소를 반환한다.
    int indexOf(Object o) 객체 o가 저장된 첫번째 인덱스를 반환한다. 없을 경우 -1을 반환한다.
    int lastIndexOf(Object o) 객체 o가 저장된 마지막 인덱스를 반환한다. 없을 경우 -1을 반환한다.
    ListIterator<E> listIterator() ListIterator 객체를 반환한다.
    E remove(int index) index에 위치한 객체를 제거하고 반환한다.
    E set(int index, E element) index에 위치한 요소를 element로 대체한다.
    List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) fromIndex에 위치한 요소부터 toIndex의 직전에 위치한 요소까지 포함한 List를 반환한다.

  • List 인터페이스의 구현체

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    List<String> list = new ArrayList<>();
    list = new LinkedList<>(); // 동일 인터페이스로 다른 구현체를 사용 가능

    • ArrayList<E>

      • 제네릭 클래스로 구현된 자료구조

      • 배열을 기반으로 구현된 클래스로, 가장 자주 활용되며 활용도가 높다.

      • ArrayList의 생성자는 세 종류가 주어진다.

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        public ArrayList()
        public Arraylist(int initialCapacity)
        public ArrayList(Collection<? extends E>)

    • LinkedList<E>

      • 제네릭 클래스로 구현된 자료구조

      • 연결리스트를 기반으로 구현된 클래스로, 배열의 단점을 극복하기 위한 구현체

      • ArrayList vs. LinkedList

        구현체 순차 추가/수정/삭제 비순차 추가/수정/삭제 조회
        ArrayList 빠름 느림 빠름
        LinkedList 느림 빠름 느림

    • ArrayList, LinkedList

      • Object를 요소로 가지는 List 구현체 (Java5 이전)

  • List의 정렬

    • Collections 클래스의 sort() 메소드 사용
      • public static <T extends Comparable<? super T> void sort(List<T> list)
        • 객체에 선언된 public int compareTo(T t) 메소드로 비교하여 정렬
      • public static <T> void sort(List<T> list, Comparator<? super T> c)
        • Comparator 객체 c에 정의된 public int compare(T o1, T o2) 메소드로 비교하여 정렬

  • ListIterator

    • listIterator()로 반환되는 객체로, 양방향 사용이 가능
    • Iterator를 상속받은 클래스
    메소드 설명
    boolean hasPrevious() 이전 요소가 있는지 확인
    E previous() 이전 요소가 있을 경우 반환

Set 인터페이스

  • 순서가 없는 데이터의 집합을 다루는 인터페이스

  • 중복되는 데이터를 효율적으로 제거하는 데에 쓸 수 있음

  • Collection 인터페이스를 상속받아 메소드를 구현하고 있음

  • Set의 구현체

    • HashSet<E>

      • Set의 대표적인 구현체로, 기본적인 기능이 구현되어 있다.

    • TreeSet<E>

      • NavigableSet<E> 인터페이스를 구현하며, 이진 탐색 트리 자료구조이다.

      • 객체를 삽입하는 동시에 정렬되는 특성상 비교가 가능해야 한다.

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        public TreeSet() // Comparable 구현체의 경우
        public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) // 별도로 비교 객체 삽입

      • TreeSet의 메소드

      메소드 설명
      public E first() 정렬된 첫 요소를 반환
      public E last() 정렬된 마지막 요소를 반환
      public E lower(E e) e 객체의 바로 이전 객체를 반환
      public E higher(E e) e 객체의 바로 다음 객체를 반환
      public E floor(E e) e 또는 e 보다 이전 객체를 반환
      public E ceiling(E e) e 또는 e 보다 이후 객체를 반환
      public E pollFirst() 정렬된 첫 요소를 제거하고 반환
      public E pollLast() 정렬된 마지막 요소를 제거하고 반환
      public NavigableSet<E> descendingSet() 내림차순으로 정렬하는 객체를 반환
      public NavigableSet<E> headSet(E toElement, boolean inclusive) toElement 이전 요소로 구성된 객체 반환
      public NavigableSet<E> tailSet(E fromElement, boolean inclusive) fromElement 이후 요소로 구성된 객체 반환
      public NavigableSet<E> subSet(E fromElement, boolean fromInclusive, E toElement, boolean toInclusive) fromElement 이후, toElement 이전 요소로 구성된 객체 반환

Map 인터페이스

  • Key와 Value의 쌍으로 구성된 자료의 집합을 다루는 인터페이스\

    • Key, Value 쌍은 Map.Entry<K, V> 객체로 관리

  • Key는 중복될 수 없으며, Value는 중복이 가능

  • Map<K, V>의 구현체

    • HashMap<K, V> : 가장 많이 사용되는 Map의 구현체
    • TreeMap<K, V> : 정렬 기준이 더해진 NavigableMap을 구현한 구현체
    • Hashtable<K, V> : HashMap과 유사하지만 성능이 떨어지는 대신 멀티스레드에 안전한 구현체
    • Properties : 속성 파일을 손쉽게 관리하는, Hashtable<K, V>의 하위 클래스 구현체

  • Map<K, V>의 주요 메소드

    메소드 설명
    void clear() Map의 모든 요소를 삭제
    boolean containsKey(Object key) key가 존재하는지 여부를 반환
    boolean containsValue(Object value) value가 존재하는지 여부를 반환
    Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() Map의 Entry 요소를 Set에 담아 반환
    V get(Object key) key에 해당하는 value 객체 반환
    Set<K> keySet() key 요소를 Set 형태로 반환
    V put(K key, V value) key와 value 쌍으로 구성된 Entry 추가. 기존에 등록된 key라면 해당 value를, 없으면 null을 반환
    void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) m에 속한 모든 Entry를 추가
    V remove(Object key) key에 해당하는 Entry를 제거하고 반환. 등록되지 않은 key라면 null 반환
    Collection<V> values value 객체들을 Collection에 담아 반환
    int size() Map에 포함된 Entry 객체의 수 반환
    boolean isEmpty() Map에 데이터가 없는지 여부 반환

  • TreeMap<K, V>의 주요 메소드

    메소드 설명
    public Map.Entry<K, V> firstEntry() 정렬된 첫 Entry 반환
    public Map.Entry<K, V> lastEntry() 정렬된 마지막 Entry 반환
    public Map.Entry<K, V> lowerEntry(K key) key 바로 이전 Entry 반환
    public Map.Entry<K, V> higherEntry(K key) key 바로 다음 Entry 반환
    public Map.Entry<K, V> floorEntry(K key) key 또는 key 보다 이전 Entry 반환
    public Map.Entry<K, V> ceilingEntry(K key) key 또는 key 보다 이후 Entry 반환
    public Map.Entry<K, V> pollFirstEntry() 정렬된 첫 Entry를 제거하고 반환
    public Map.Entry<K, V> pollLastEntry() 정렬된 마지막 Entry를 제거하고 반환
    public NavigableSet<E> descendingKeySet() 내림차순으로 정렬하는 Set 반환
    public NavigableSet<E> descendingKeyMap() 내림차순으로 정렬하는 Map 반환
    public NavigableMap<K, V> headMap(K toKey, boolean inclusive) toKey 이전 Entry로 구성된 객체 반환
    public NavigableMap<K, V> tailMap(K fromKey, boolean inclusive) fromKey 이후 Entry로 구성된 객체 반환
    public NavigableMap<K, V> subMap(K fromKey, boolean fromInclusive, K toKey, boolean toInclusive) fromKey 이후, toKey 이전 Entry로 구성된 객체 반환

  • Properties의 주요 메소드

    메소드 설명
    getProperty() key에 해당하는 속성 값을 반환
    stringPropertyNames() key의 목록을 Set<String>으로 반환
    setProperty() key로 value를 등록하고 기존 value 값을 반환
    load() reader를 이용해 속성을 읽어온다. (.properties)
    loadFromXML() XML 형식으로 저장된 속성을 읽어온다.
    store() writer를 이용해 속성을 저장한다.
    storeToXML() XML 형식으로 속성 파일을 저장한다.