[Java] Lecture - Day 10

🖥 Basic Java - Day 10

👉🏻 [Chapter 07] 컬렉션과 제네릭

컬렉션(collection)의 개념

• 컬렉션
  • 객체들을 쉽게 삽입, 삭제, 검색할 수 있는 가변 크기의 컨테이너
    • 객체들의 컨테이너(저장소)
    • 요소(element)의 개수에 따라 크기가 자동 조절
    • 요소의 삽입, 삭제에 따른 요소의 위치 자동 이동
  • 고정 크기를 갖는 배열의 단점 개선
  • 다양한 객체들의 삽입, 삭제, 검색 등이 용이

컬렉션의 특징

• 컬렉션은 제네릭(generics) 기법으로 구현
  • 제네릭
    • 특정 타입만 다루지 않고, 여러 종류의 타입으로 변할 수 있도록 클래스나 메소드를 일반화시키는 기법
    • 클래스나 인터페이스 이름에 , , 등 타입매개변수 포함
  • 제네릭 컬렉션 사례 : 벡터(Vector)
    • 에서 E에 구체적인 타입을 주어 구체적인 타입만 다루는 벡터로 활용
    • Vector<Integer> : 정수만 다루는 컬렉션 벡터
    • Vector<String> : 문자열만 다루는 컬렉션 벡터
• 컬렉션의 요소는 객체만 가능
  • int, char, double 등의 기본 타입의 데이터 사용 불가

제네릭

• 제네릭
  • 동일한 프로그램 코드에 다양한 데이터 타입을 적용할 수 있도록 클래스나 메소드를 일반화시키는 방법
  • JDK 1.5부터 도입(2004년 기점)
  • 모든 종류의 데이터 타입을 다룰 수 있도록 일반화된 타입(generic type)으로 클래스(인터페이스)나 메소드를 작성하는 기법
  • Cpp의 템플릿(template)과 동일

자바의 벡터

• Vector
  • 배열을 가변 크기로 다룰 수 있게 하고, 객체의 삽입, 삭제, 이동이 쉽도록 구성한 컬렉션(컨테이너) 클래스
    • 배열의 길이 제한 극복
    • 요소의 개수가 넘치면 자동으로 길이 조절
    • 삽입, 삭제에 따라 자동으로 요소들의 자리 이동
  • java.util.Vector
  • 에 사용할 요소를 특정 타입으로 구체화
    • 삽입 가능 데이터
      • 객체, null
      • 기본 타입의 값은 Wrapper 객체로 만들어 저장
  • Vector에 객체 삽입
    • 벡터의 맨 뒤, 중간에 객체 삽입 가능
  • Vector에 객체 삭제
    • 임의의 위치에 있는 객체 삭제 가능

Vector의 주요 메소드

• boolean add(E element)
  • 백터의 맨 뒤에 element 추가
• void add(int index, E element)
  • 인덱스 index에 element 삽입
• int capacity()
  • 벡터의 현재 용량 리턴
• boolean addAll(Collection<? extends E> c)
  • 컬렉션 c의 모든 요소를 벡터의 맨 뒤에 추가
• void clear()
  • 벡터의 모든 요소 삭제
• boolean contains(Object o)
  • 벡터가 지정된 객체 o를 포함하고 있으면 true 리턴
• E elementAt(int index)
  • 인덱스 index의 요소 리턴
• E get(int index)
  • 인덱스 index의 요소 리턴
• int indexOf(Object o)
  • o와 같은 첫 번째 요소의 인덱스 리턴
  • 없으면 -1 리턴
• boolean isEmpty()
  • 벡터가 비어 있으면 true 리턴
• E remove(int index)
  • 인덱스 index의 요소 삭제
• boolean remove(Object o)
  • 객체 o와 같은 첫 번째 요소를 벡터에서 삭제
• void removeAllElements()
  • 벡터의 모든 요소를 삭제하고 크기를 0으로 만듦
• int size()
  • 벡터가 포함하는 요소의 개수 리턴
• Object[] toArray()
  • 벡터의 모든 요소를 포함하는 배열 리턴

컬렉션과 자동 박싱/언박싱

// 기본 타입 데이터를 Wrapper 객체로 만들어 삽입
Vector<Integer> v = new Vector<Integer>();
v.add(Integer.valueOf(4));

// 컬렉션으로부터 요소를 얻어올 때, Wrapper 클래스로 캐스팅 필요
Integer n = (Integer)v.get(0);
int k = n.intValue(); // k = 4

• JDK 1.5 이전

// 자동 박싱/언박싱이 작동하여 기본 타입 값 삽입 가능
Vector<Integer> v = new Vector<Integer>();
v.add(4); // 4 -> Integer.valueOf(4)로 자동 박싱
int k = v.get(0); // Integer 타입이 int 타입으로 자동 언박싱

/// 타입 매개 변수를 기본 타입으로 구체화할 수 없음
Vector<int> v = new Vector<int>(); // 컴파일 오류

• JDK 1.5부터

컬렉션 생성문의 진화

Vector<Integer> v = new Vector<Integer>();

• Java 7 이전

Vector<Integer> v = new Vector<>();

• Java 7 이후
  • 컴파일러의 타입 추론 기능 추가
  • <> 에 타입 매개변수 생략

var v = new Vector<Integer>();

• Java 10 이후
  • var 키워드 도입
  • 컴파일러의 지역 변수 타입 추론 가능

ArrayList

• 가변 크기 배열을 구현한 클래스
  • 에 요소로 사용할 특정 타입 구체화
• 벡터와 거의 동일
  • 요소 삽입, 삭제, 검색 등 벡터 기능과 거의 동일
  • 벡터와 달리 스레드 동기화 기능 없음
    • 다수 스레드가 동시에 ArrayList에 접근할 때 동기화되지 않음
    • 개발자가 스레드 동기화 코드 작성해야 함

ArrayList의 주요 메소드

• boolean add(E element)
  • ArrayList 맨 뒤에 element 추가
• void add(int index, E element)
  • 인덱스 index에 element 삽입
• boolean addAll(Collection<? extends E> c)
  • 컬렉션 c의 모든 요소를 ArrayList의 맨 뒤에 추가
• void clear()
  • ArrayList의 모든 요소 삭제
• boolean contains(Object o)
  • ArrayList가 지정된 객체 o를 포함하고 있으면 true 리턴
• E elementAt(int index)
  • 인덱스 index의 요소 리턴
• E get(int index)
  • 인덱스 index의 요소 리턴
• int indexOf(Object o)
  • o와 같은 첫 번째 요소의 인덱스 리턴
  • 없으면 -1 리턴
• boolean isEmpty()
  • ArrayList가 비어 있으면 true 리턴
• E remove(int index)
  • 인덱스 index의 요소 삭제
• boolean remove(Object o)
  • 객체 o와 같은 첫 번째 요소를 ArrayList에서 삭제
• int size()
  • ArrayList가 포함하는 요소의 개수 리턴
• Object[] toArray()
  • ArrayList의 모든 요소를 포함하는 배열 리턴

Iterator

• Iterator 인터페이스
  • 리스트 구조의 컬렉션에서 요소의 순차 검색을 위한 인터페이스
    • Vector, ArrayList, LinkedList, Set 에 저장된 요소를 순차적으로 검색할 때 사용
  • java.util.Iterator
  • 주요 메소드
    • boolean hasNext()
      • 다음 반복에서 사용될 요소가 있으면 true 리턴
    • E next()
      • 다음 요소 리턴
    • void remove()
      • 마지막으로 리턴된 요소 제거

// 컬렉션의 iterator() 메소드 호출
// 해당 컬렉션을 순차 검색할 수 있는 Iterator 객체 리턴
Vector<Integer> v = new Vector<>();
Iterator<Integer> it = v.iterator();

// 컬렉션 검색 코드
while(it.hasNext()) {
    int n = it.next();
    ...
}

• Iterator 객체 얻어내기

HashMap<K, V>

• 키와 값의 쌍으로 구성되는 요소를 다루는 컬렉션
  • K : 키로 사용할 요소의 타입
  • V : 값으로 사용할 요소의 타입
  • 키와 값이 한 쌍으로 삽입
  • 값을 검색하기 위해서는 반드시 키 이용
• 삽입 및 검색이 빠른 특징
  • 요소 삽입 : put(key, value) 메소드
  • 요소 검색 : get(key) 메소드
• 해시맵은 해시 함수를 통해 키와 값이 저장되는 위치를 결정
  • 사용자는 그 위치를 알 수 없음
  • 삽입 순서와 해시맵에 들어있는 위치는 관계가 없음
• Vector와 ArrayList와 비교할 때
  • 해시맵은 요소의 삽입, 삭제 시간이 매우 빠름
    • 요소 삽입, 삭제 시 요소들의 위치 이동이 필요 없기 때문
  • 해시맵은 요소의 검색이 매우 빠름
    • get(key) 메소드가 호출되면 해시 함수가 key가 저장된 위치를 단번에 찾아냄
  • 해시맵은 인덱스를 이용하여 요소에 접근 불가하며, 오직 키로만 검색해야 함

HashMap<K, V>의 주요 메소드

• void clear()
  • 해시맵 모든 요소 삭제
• boolean containsKey(Object key)
  • 지정된 키를 포함하면 true 리턴
• boolean containsValue(Object value)
  • 하나 이상의 키를 지정된 값에 매핑 가능하면 true 리턴
• V get(Object key)
  • 지정된 키에 매핑되는 값 리턴
  • 키에 매핑되는 어떤 값도 없으면 null 리턴
• boolean isEmpty()
  • 해시맵이 비어 있으면 true 리턴
• Set keySet()
  • 해시맵에 있는 모든 키를 담은 Set 컬렉션 리턴
• V put(K key, V value)
  • 키와 값을 매핑하여 해시맵에 저장
• V remove(Object key)
  • 지정된 키와 이에 매핑된 값을 해시맵에서 삭제
• int size()
  • 해시맵 포합 요소 개수 리턴

제네릭 만들기

public class MyClass<T> {
    T val;
    void set(T a) {
        val = a;
    }
    T get() {
        return val;
    }
}

• 제네릭 클래스 작성
  • 클래스 이름 옆에 일반화된 타입 매개변수 추가

MyClass<String> s = new MyClass<String>();
s.set("hello");
System.out.println(s.get());

MyClass<Integer> n = new MyClass<Integer>();
n.set(5);
System.out.println(n.get());

• 제네릭 객체 생성 및 활용
  • 제네릭 타입에 구체적인 타입 지정 후 객체를 생성하는 것을 구체화 라고 함