자바 - 컬렉션 프레임워크 전체 정리
자바 컬렉션 프레임워크는 데이터 그룹을 저장하고 처리하기 위한 통합 아키텍처를 제공한다.
이 프레임워크는 인터페이스, 구현, 알고리즘으로 구성되어 있으며, 다양한 타입의 컬렉션을 효율적으로 처리할 수 있게 해준다.
여기서 컬렉션이란 객체의 그룹이나 집합을 의미한다.
Collection 인터페이스의 필요성
Collection인터페이스는 자바 컬렉션 프레임워크의 가장 기본적인 인터페이스로, 자바에서 데이터 그룹을 다루는 데 가장 필요한 기본적인 메서드들을 정의한다.그리고 다양한 컬렉션 타입들이 공통적으로 따라야 하는 기본 규약을 정의한다.
List,Set,Queue와 같은 더 구체적인 컬렉션 인터페이스들은 모두Collection인터페이스를 확장하여, 공통된 메서드들을 상속 받고 추가적인 기능이나 특성을 제공한다.이러한 설계는 자바 컬렉션 프레임워크의 일관성과 재사용성을 높여준다.
일관성
모든 컬렉션 타입들이
Collection인터페이스를 구현함으로써, 모든 컬렉션들이 기본적인 동작을 공유한다는 것을 보장한다.이는 개발자가 다양한 타입의 컬렉션을 다룰 때 일관된 방식으로 접근할 수 있게 해준다.
재사용성
Collection인터페이스에 정의된 메서드듣은 다양한 컬렉션 타입에 공통으로 적용된다.이는 코드의 재사용성을 높이고, 유지 보수를 용이하게 한다.
확장성
새로운 컬렉션 타입을 만들 때
Collection인터페이스를 구현함으로써, 기존에 정의된 알고리즘과 도구를 사용할 수 있게 된다.이는 프레임워크의 확장성을 향상시킨다.
다형성
Collection인터페이스를 사용함으로써, 다양한 컬렉션 타입들을 같은 타입으로 다룰 수 있다.이는 다형성을 활용해서 유연한 코드를 작성할 수 있게 해준다.
Collection 인터페이스의 주요 메서드
add(E e): 컬렉션에 요소를 추가한다.remove(Object o): 주어진 객체를 컬렉션에서 제거한다.size(): 컬렉션에 포함된 요소의 수를 반환한다.isEmpty(): 컬렉션이 비어 있는지 확인한다.contains(Object o): 컬렉션이 특정 요소를 포함하고 있는지 확인한다.iterator(): 컬렉션의 요소에 접근하기 위한 반복자를 반환한다.clear(): 컬렉션의 모든 요소를 제거한다.
Collection은 Map을 제외한 모든 컬렉션 타입의 부모이기 때문에, 모든 컬렉션을 받아서 유연하게 처리할 수 있다.
대표적으로 Collection 인터페이스는 iterator를 제공한다. 따라서 데이터를 단순히 순회할 목적이라면 Collection을 사용하면 모든 컬렉션 타입의 데이터를 순회할 수 있다.
컬렉션 프레임워크는 크게 인터페이스, 구현, 알고리즘을 제공한다.
인터페이스
자바 컬렉션 프레임워크의 핵심 인터페이스
Collection: 단일 루트 인터페이스로, 모든 컬렉션 클래스가 이 인터페이스를 상속받는다.
List,Set,Queue등의 인터페이스가 여기에 포함된다.
List: 순서가 있는 컬렉션을 나타내며, 중복 요소를 허용한다. 인덱스를 통해 요소에 접근할 수 있다.
예:
ArrayList,LinkedList
Set: 중복 요소를 허용하지 않는 컬렉션을 나타낸다. 특정 위치가 없기 때문에 인덱스를 통해 요소에 접근할 수 없다.
예:
HashSet,LinkedHashSet,TreeSet
Queue: 요소가 처리되기 전에 보관되는 컬렉션을 나타낸다.
예:
ArrayDeque,LinkedList,PriorityQueue
Map: 키와 값 쌍으로 요소를 저장하는 객체이다.
Map은Collection인터페이스를 상속받지 않는다.예:
HashMap,LinkedHashMap,TreeMap
구현
자바는 각 인터페이스의 여러 구현을 제공한다
List:
ArrayList는 내부적으로 배열을 사용하며,LinkedList는 연결 리스트를 사용한다.Set:
HashSet은 해시 테이블을,LinkedHashSet은 해시 테이블과 연결 리스트를,TreeSet은 레드-블랙 트리를 사용한다.Map:
HashMap은 해시 테이블을,LinkedHashMap은 해시 테이블과 연결 리스트를,TreeMap은 레드-블랙 트리를 사용한다.Queue:
LinkedList는 연결 리스트를 사용한다.ArrayDeque는 배열 기반의 원형 큐를 사용한다. 대부분의 경우ArrayDeque가 빠르다.
알고리즘
컬렉션 프레임워크는 데이터를 처리하고 조작하기 위한 다양한 알고리즘을 제공한다.
이러한 알고리즘은 각각의 자료 구조 자체적으로 기능을 제공하기도 하고 또
Collections와Arrays클래스에 정적 메소드 형태로도 구현되어 있다.이를 통해 정렬, 검색, 순환, 변환 등의 작업을 수행할 수 있다.
선택 가이드
순서가 중요하고 중복이 허용되는 경우:
List인터페이스를 사용하자.ArrayList가 일반적인 선택이지만, 추가/삭제 작업이 앞쪽에서 빈번한 경우에는LinkedList가 성능상 더 좋은 선택이다.
중복을 허용하지 않고 순서가 중요하지 않은 경우:
HashSet을 사용하자.순서를 유지해야 하면
LinkedHashSet을, 정렬된 순서가 필요하면TreeSet을 사용하자.
요소를 키-값 쌍으로 저장하려는 경우:
Map인터페이스를 사용하자.순서가 중요하지 않다면
HashMap을, 순서를 유지해야 한다면LinkedHashMap을, 정렬된 순서가 필요하면TreeMap을 사용하자.
요소를 처리하기 전에 보관해야 하는 경우:
Queue,Deque인터페이스를 사용하자.스택, 큐 구조 모두
ArrayDeque를 사용하는 것이 가장 빠르다. 만약 우선순위에 따라 요소를 처리해야 한다면PriorityQueue를 고려하자.
실무 선택 가이드
List의 경우 대부분ArrayList를 사용Set의 경우 대부분HashSet을 사용Map의 경우 대부분HashMap을 사용Queue의 경우 대부분ArrayDeque를 사용
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