java 컬렉션 프레임워크(List)

## 컬렉션 프레임워크

 

▶컬렉션(collection)

- 여러 객체(데이터)를 모아 놓은 것을 의미

 

▶프레임웍(framework)
- 표준화, 정형화된 체계적인 프로그래밍 방식

 

▶컬렉션 프레임웍(collections framework)

- 컬렉션(다수의 객체)을 다루기 위한 표준화된 프로그래밍 방식

- 컬렉션을 쉽고 편리하게 다룰 수 있는 다양한 클래스를 제공

- 객체를 저장하고, 삭제하고, 검색하고, 정렬하는데 유용하다.

 

  
애플리케이션을 개발하다 보면 다수의 객체를 저장해 두고 필요할 때마다 꺼내서 시용하는 경우가 많다. 
만약 10개의 Product 객체를 저장해 두고， 필요할 때마다 하나씩 꺼내서 이용한다고 가정해보자. 
어떻게 Product 객체를 효율적으로 추가, 검색, 삭제할지 고민해야 되는데,  가장 간단한 방법은 배열을 사용하는 것이다.

//길이가  10인 배열 생성 
Product[ ] array = new  Product[10]; 

/ /객체 추가
array[0] new Product("Model1"); 
array[1] new Product("Model2");

/ /객체 검색
Product model1  =  array[0];
Product model2  =  array[1];

/ /객체 삭제
array[0] null;
array[1] null;

배열은 쉽게 생성하고 사용할 수 있지만, 저장할 수 있는 객체 수가 배열을 생성할 때 결정되기 때문에 
불특정 다수의 객체를 저장하기에는 문제가 있다.  
물론 배열의 길이를 크게 생성하면 되지만, 이것은 좋은 방법이 될 수 없다. 
배열의 또 다른 문제점은 객체를 삭제했을 때 해당 인덱스가 비게 되는 문제가 발생한다.   
그렇기 때문에 새로운 객체를 저장하려면 어디가 비어 있는지 확인하는 코드도 필요하다.

자바는 배열의 이러한 문제점을 해결하고 널리 알려져 있는 자료구조(Data Structure)를 바탕으로 
객체들을 효율적으로 추가, 삭제, 검색할 수 있도록 java.util 패키지에 
컬렉션과 관련 된 인터페이스와 클래스들을 포함시켜 놓았다. 
이들을 총칭해서 컬렉션 프레임워크(Collection Framework)라고 부른다.   





컬렉션( Collection) 이란 사전적 의미로 요소를 수집해서 저장하는 것을 말하는데, 
자바 컬렉션은 객체를 수집해서 저장하는 역할을 한다. 
프레임워크란 사용 방법을 미리 정해 놓은 라이브러리를 말한다. 
자바 컬렉션 프레임워크는 몇 가지 인터페이스를 통해서 다양한 컬렉션 클래스를 이용할 수 있도록 하고 있다. 
컬렉션 프레임워크의 주요 인터페이스로는 List, Set, Map이 있다. 
이 인터페이스들은 컬렉션을 시용하는 방법을 정의한 것인데， 
다음은 이 인터페이스로 사용 가능한 컬렉션 클래스를 보여준다.

 

ArrayList, Vector, LinkedList는 List 인터페이스를 구현한 클래스로, List 인터페이스로 사용 가능한 컬렉션이다. 
마찬가지로 HashSet, TreeSet은 Set 인터페이스를 구현한 클래스로 Set 인터페이스로 사용 가능한 컬렉션이다. 
HashMap, Hashtable, TreeMap, Propertes는 Map 인터페이스를 구현한 클래스로 
Map 인터페이스로 사용 가능한 컬렉션이다.

List와 Set은 객체를 추가, 삭제, 검색하는 방법에 많은 공통점이 있기 때문에 
이 인터페이스들의 공통된 메소드들만 모아 Collection 인터페이스로 정의해 두고 있다.
Map은 키와 값을 하나의 쌍으로 묶어서 관리하는 구조로 되어 있어 List 및 Set과는 사용 방법이 완전히 다르다. 
다음은 각 인터페이스별로 시용할 수 있는 컬렉션의 특정을 정리한 것이다.

 

 

 

## 컬렉션 인터페이스의 메서드(List와 Set이 컬렉션을 참조 한다)

                  

## List 컬렉션

 

 

 

 

- List 컬렉션의 특징 및 주요 메서드

- 인덱스로 관리, 중복해서 객체 저장 가능

 

- 구현 클래스

- ArrayList, Vector, LinkedList

 

 

-list.contains(); 리스트에 객체가 존재하는지 확인

 

-list.remove(); 해당 인덱스 번호에 객체를 지운다.

 

 

List 컬렉션은 객체를 일렬로 늘어놓은 구조를 가지고 있다. 
객체를 인덱스로 관리하기 때문에 객체를 저장하면 자동으로 인덱스가 부여되고 
인덱스로 객체를 검색 삭제할 수 있는 기능을 제공한다.
 
List 컬렉션은 객체 자체를 저장하는 것이 아니라 다음 그림과 같이 객체의 번지를 참조한다.   
동일한 객체를 중복 저장할 수 있는데, 이 경우 동일한 번지가 참조된다. 
null도 저장이 가능한데, 이 경우 해당 인덱스는 객체를 참조하지 않는다.
 


List 컬렉션에는 ArrayList, Vector, LinkedList 등이 있는데， 
다음은 List 컬렉션에서 공통적으로 사용 가능한 List 인터페이스의 메소드들이다. 
인덱스로 객체를 관리하기 때문에 인덱스를 매개값으로 갖는 메소드가 많다.



앞의 표에서 메소드의 매개 변수 타엽과 리턴 타입에 E라는 타입 파라미터가 있는데, 
이것은 List 인터페이스가 제네릭 타입이기 때문이다. 
구체적인 타입은 구현 객체를 생성할 때 결정된다. 객체 추가는 add() 메소드를 시용하고, 
객체를 찾아올 때에는 get() 메소드를 사용한다. 그리고 객체 삭제는 remove() 메소드를 사용한다. 

다음은 List 컬렉션에 저장되는 구체적인 타입을 String으로 정해놓고, 추가, 삽입, 찾기 그리고 삭제하는 방법을 보여준다.

List<String) list = ....;
list.add ("홍길동"); // 맨끝에 객제 추가
list.add (1, "신용권");  // 지정된 인덱스에 객체 삽입
String str = list.get(1);  // 인덱스로 객체 장기 
list.remove (0); // 인덱스로 객체 삭제
list.remove (" 신용권"); // 객체 삭제

만약 전제 객체를 대상으로 하나씩 반복해서 저장된 객체를 얻고 싶다면 다음과 같이 for문을 사용할 수 있다.

List<String) list
for(int  i=0;  i < list.size();  i++ ) } // 저장된 총 객체수 만큼 루핑
String str = list .get(i); // List의 i번 인덱스에 저장된 String 객체를 가져옴
}

 

## ArrayList

 

- 데이터 베이스 연동에도 사용

- 굉장히 많이 사용하기에 잘 알고 있어야 한다.

 

public static void main(String[] args) {

    List<String> exampleList = new ArrayList<String>();
    List<String> exampleList2 = new ArrayList<String>();
    Random random = new Random();

    exampleList.add("추어탕");
    exampleList.add("순대국");
    exampleList.add("갈비");
    exampleList.add("삼계탕");
    exampleList.add("김밥");

    for(int i = 0; i < 5; i++) {
        int count = exampleList.size();
        int index = random.nextInt(count);
        String str = exampleList.get(index);
        exampleList2.add(str);
        exampleList.remove(index);
    }

    Collections.sort(exampleList2);
    System.out.println(exampleList2);

 

 

ArrayList로 로또 만드는 예제

// 1번 ~ 45번
List<Integer> lottoList  = new ArrayList<Integer>();
// 6번 뽑기 위한 리스트
List<Integer> winList = new ArrayList<Integer>();
Random random = new Random();

for(int i = 1; i <= 45; i++) {
    lottoList.add(i);
}

// 0 1 2 3 4 ....... 44 <- index
// 1 2 3 4 5 ....... 45 <- value <= lottoList

// 추첨번호
for(int i = 0; i < 6; i++) {
    // 번호 추첨
    int count = lottoList.size();
    int index = random.nextInt(count);
    // 추첨된 번호
    int num = lottoList.get(index);
    winList.add(num);

    // 추첨번호 삭제
    lottoList.remove(index);
}

System.out.println(winList);

 

 

ArrayList는 List 인터페이스의 구현 클래스로. 
ArrayList에 객체를 추가하면 객체가 인덱스로 관리된다. 
일반 배열과 ArrayList는 인덱스로 객체를 관리한다는 점에서는 유사하지만, 큰 차이점을 가지고 있다. 
배열은 생성할 때 크기가 고정되고 사용 중에 크기를 변경할 수 없지만. 
ArrayList는 저장 용량(capacity)을 초과한 객체들이 들어오면 자동적으로 저장 용량(capacity )이 늘어난다는 것이다. 

다음은 ArrayList 객체의 내부 구조를 보여준다.
                            

ArrayList를 생성하기 위해서는 저장할 객체 타입을 타입 파라미터로 표기하고 기본 생성자를 호출하면 된다. 

String을 저장하는 ArrayList는 다음과 같이 생성할 수 있다.

List<String> list = new ArrayList<String>();

기본생성자로 ArrayList 객체를생성하면 내부에 10개의 객체를 저장할 수 있는 초기 용량(capacity)을 가지게 된다. 
저장되는 객체 수가 늘어나면 용량이 자동으로 증가하지만, 처음부터 용량을 크게 잡고 싶다면 
용량의 크기를 매개값으로 받는 생성자를 이용하면 된다.

List<String> list = new ArrayList<String>(30); // String 객체 30개를 저장할 수 있는 용량을 가진다.

ArrayList에 객체를 추가하면 인덱스 0부터 차례대로 저장된다. 
ArrayList에서 특정 인덱스의 객체를 제거하면 바로 뒤 인덱스부터 마지막 인덱스까지 모두 앞으로 1씩 당겨진다. 
마찬가지로 특정 인덱스에 객체를 삽입하면 해당 인덱스부터 마지막 인덱스까지 모두 1씩 밀려난다. 
다음은 4번 인덱스가 제거되었을 때 5번 인덱스부터 모두 앞으로 1씩 당겨지는 모습을 보여준다.
                        

따라서 빈번한 객체 삭제와 삽입이 일어나는 곳에서는 ArrayList를 사용하는 것이 바람직하지 않다.
이런 경우라면 LinkedList를 사용하는 것이 좋다. 그러나 인덱스 검색이나, 
맨 마지막에 객체를 추가하는 경우에는 ArrayList 가 더 좋은 성능을 발휘한다. 

 

 

 

## Vector

- 싱글 스레드에서 사용 x, 주로 멀티 스레드에서 사용한다.

- 멀티 스레드에서의 synchronized 기능과 같다.

Vector는 ArrayList와 동일한 내부 구조를 가지고 있다. 
Vector를 생성하기 위해서는 저장할 객체 타입을 타입 파라미터로 표기하고 기본 생성자를 호출하면 된다.

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

ArrayList와 다른점은 Vector는 동기화된(synchronized) 메소드로구성되어 있기 때문에 
멀티 스레드가 동시에 이 메소드들을 실행할 수 없고 하나의 스레드가 실행을 완료해야만 다른 스레드를실행할 수 있다. 
그래서 멀티 스레드 환경에서 안전하게 객체를 추가, 삭제할 수 있다. 
이것을 스레드가 안전 (Thread Safe)하다라고 말한다.

 

 

 

## LinkedList

 

LinkedList는 List 구현 클래스이므로 ArrayList와사용 방법은 똑같지만 내부 구조는 완전 다르다.
ArrayList는 내부 배열에 객체를 저장해서 인덱스로 관리하지만, LinkedList는 인접 참조를 링크해서 체인처럼 관리한다.
                        

LinkedList에서 특정 인덱스의 객체를 제거하면 앞뒤 링크만 변경되고 나머지 링크는 변경되지 않는다. 
특정 인덱스에 객체를 삽입할 때에도 마찬가지다. 
ArrayList는 중간 인덱스의 객체를 제거하면 뒤의 객체는 인덱스가 1씩 앞으로 당겨진다고 했다. 
그렇기 때문에 빈번한 객체 삭제와 삽입이 일어나는 곳에서는 ArrayList보다 LinkedList가 좋은 성능을 발휘한다.   

다음은 중조에 객체를 제거할 경우 앞뒤 링크의 수정이 일어나는 모습을 보여주고 있다.
                             
LinkedList를 생성하기 위해서는 저장할 객체 타입을 타입 파라미터 (E) 에 표기하고 기본 생성자를 호출하면 된다.     
LinkedList가 처음 생성될 때에는 어떠한 링크도 만들어지지 않기 때문에 내부는 비어 있다고 보면 된다.

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

 

 

-자주 안쓰긴 한다. 저렇게 for문을 많이 돌릴 일이 없어서

-ArrayList가 가장 보편적으로 많이 사용한다.

 

- 시간을 보면 ArrayList에 비해서 LinkedList가 소요시간이 짧다.