[Java 복습] 컬렉션 프레임워크 전체 정리

 

자바 컬렉션 프레임워크 주요 기능

 

 

 

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

Collection 인터페이스는 자바 컬렉션 프레임워크의 가장 기본적인 인터페이스로, 자바에서 데이터 그룹을 다루는
데 필요한 가장 기본적인 메서드들을 정의한다. 그리고 다양한 컬렉션 타입들이 공통적으로 따라야 하는 기본 규약을 

정의한다. List , Set , Queue 와 같은 더 구체적인 컬렉션 인터페이스들은 모두 Collection 인터페이스를 확장 (extend)

하여, 공통된 메서드들을 상속받고 추가적인 기능이나 특성을 제공한다.

이러한 설계는 자바 컬렉션 프레임워크의 일관성과 재사용성을 높여준다.

일관성: 모든 컬렉션 타입들이 Collection 인터페이스를 구현함으로써, 모든 컬렉션들이 기본적인 동작을 공유한다는 것을 보장한다. 이는 개발자가 다양한 타입의 컬렉션을 다룰 때 일관된 방식으로 접근할 수 있게 해준다.

재사용성: Collection 인터페이스에 정의된 메서드들은 다양한 컬렉션 타입들에 공통으로 적용된다. 

이는 코드의 재사용성을 높이고, 유지 보수를 용이하게 한다.

확장성: 새로운 컬렉션 타입을 만들 때 Collection 인터페이스를 구현함으로써, 기존에 정의된 알고리즘과 도
구를 사용할 수 있게 된다. 이는 프레임워크의 확장성을 향상시킨다.

다형성: Collection 인터페이스를 사용함으로써, 다양한 컬렉션 타입들을 같은 타입으로 다룰 수 있다. 

이는 다형성을 활용해서 유연한 코드를 작성할 수 있게 해준다.

 

Collection 인터페이스의 주요 메서드

Collection 인터페이스에는 다음과 같은 주요 메서드들이 포함된다.

• 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.

 

Collection 은 Map 을 제외한 모든 컬렉션 타입의 부모이다. 따라서 모든 컬렉션을 받아서 유연하게 처리할 수 있다.

대표적으로 컬렉션 인터페이스는 iterator 를 제공한다. 따라서 데이터를 단순히 순회할 목적이라면 Collection을 

사용하면 모든 컬렉션 타입의 데이터를 순회할 수 있다.컬렉션 프레임워크는 크게 인터페이스, 구현, 알고리즘을 제공한다.

 

 

인터페이스

 

인터페이스 자바 컬렉션 프레임워크의 핵심 인터페이스는 다음과 같다.

• Collection: 단일 루트 인터페이스로, 모든 컬렉션 클래스가 이 인터페이스를 상속받는다.
• List , Set , Queue 등의 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. Map 은 Collection 인터페이스를 상속받지 않는다.
  
  • 예: HashMap , LinkedHashMap , TreeMap

 

구현

자바는 각 인터페이스의 여러 구현을 제공한다.

List: ArrayList 는 내부적으로 배열을 사용하며, LinkedList 는 연결 리스트를 사용한다.
Set: HashSet 은 해시 테이블을, LinkedHashSet 은 해시 테이블과 연결 리스트를, TreeSet 은 레드-블랙트리를 사용한다.
Map: HashMap 은 해시 테이블을, LinkedHashMap 은 해시 테이블과 연결 리스트를, TreeMap 은 레드-블랙트리를 사용한다.

Queue: LinkedList 는 연결 리스트를 사용한다. ArrayDeque 는 배열 기반의 원형 큐를 사용한다. 대부분의 경우 ArrayDeque 가 빠르다.

 

알고리즘

컬렉션 프레임워크는 데이터를 처리하고 조작하기 위한 다양한 알고리즘을 제공한다. 

이러한 알고리즘은 각각의 자료구조 자체적으로 기능을 제공하기도 하고 또 

Collections 와 Arrays 클래스에 정적 메소드 형태로도 구현되어있다. 

이를 통해 정렬, 검색, 순환, 변환 등의 작업을 수행할 수 있다.

 

 

 

선택 가이드

순서가 중요하고 중복이 허용되는 경우: List 인터페이스를 사용하자. 

ArrayList 가 일반적인 선택이지만, 추가/삭제 작업이 앞쪽에서 빈번한 경우에는 LinkedList 가 성능상 더 좋은 선택이다.

중복을 허용하지 않고 순서가 중요하지 않은 경우: HashSet 을 사용하자. 순서를 유지해야 하면 LinkedHashSet 을, 

정렬된 순서가 필요하면 TreeSet 을 사용하자

 

요소를 키-값 쌍으로 저장하려는 경우: Map 인터페이스를 사용하자. 순서가 중요하지 않다면 HashMap 을, 순서
를 유지해야 한다면 LinkedHashMap 을, 정렬된 순서가 필요하면 TreeMap 을 사용하자

 

요소를 처리하기 전에 보관해야 하는 경우: Queue , Deque 인터페이스를 사용하자. 스택, 큐 구조 모두 ArrayDeque 

를 사용하는 것이 가장 빠르다. 만약 우선순위에 따라 요소를 처리해야 한다면 PriorityQueue 를 고려하자.

참고: PriorityQueue 는 큐에 입력하는 요소에 우선순위를 부여할 수 있다.

 

 

실무 선택 가이드

• List 의 경우 대부분 ArrayList 를 사용한다.
• Set 의 경우 대부분 HashSet 을 사용한다.
• Map 의 경우 대부분 HashMap 을 사용한다.
• Queue 의 경우 대부분 ArrayDeque 를 사용한다.