1️⃣ 컬렉션 프레임워크

1. 컬렉션 프레임워크(Collection Framework)

자바 컬렉션 프레임워크는 자료 구조를 효율적으로 관리하고 조작할 수 있는 방법을 제공하는 통합 아키텍처입니다.
이 프레임워크는 다양한 인터페이스와 구현을 포함하며, 다양한 종류의 컬렉션들을 제어하고, 데이터 집합을 효율적으로 관리하기 위한 알고리즘을 제공합니다.

1.2 컬렉션 프레임워크의 구요 구성 요소.

• 1. 인터페이스(Interface) : 컬렉션 프레임워크의 핵심 인터페이스로는 ‘Collection’, ‘List’, ‘Queue’ 등이 있으며 각각 다른 형태의 데이터 집합을 추상화합니다.
  • 예를 들어, ‘List’ 는 순서가 있는 데이터 집합을, ‘Set’ 은 중복을 허용하지 않는 데이터 집합을 나타냅니다.
• 2. 구현(Implementation) : 이러한 인터페이스를 실제로 구현한 클래스들로, ‘ArrayList’, ‘LinkedList’, ‘HashSet’, ‘TreeSet’, ‘PriorityQueue’ 등이 포함됩니다.
  • 각 클래스는 컬렉션 인터페이스를 구현하며, 데이터의 특성에 따라 선택하여 사용할 수 있습니다.
• 3. 알고리즘(Algorithm) : 컬렉션 데이터를 처리하는 데 필요한 다양한 알고리즘이 제공됩니다.
  • 이 알고리즘은 정렬, 검색, 순환 및 변환 등을 포함하며, 이들은 대부분 ‘Collections’ 클래스에 정적 메소드로 제공됩니다.

1.3 📝 정리.

컬렉션 프레임워크를 사용하면 데이터를 보다 효율적으로 처리할 수 있고, 기능의 재사용성 및 유지 보수성이 향상됩니다.
또한, 자바 개발자로서 다양한 데이터 컬렉션을 쉽게 처리하고, 표준화된 방법으로 데이터를 조작할 수 있는 능력을 갖추게 됩니다.

2. List 인터페이스.

자바 프로그래밍에서 ‘List’ 인터페이스는 ‘java.util’ 패키지의 일부로, 순서가 있는 컬렉션을 나타냅니다.
이 인터페이스를 사용하면 사용자가 목록의 특정 위치에 접근, 삽입, 삭제를 할 수 있는 동시에, 목록의 요소들이 입력된 순서대로 저장 및 관리됩니다.
‘List’ 는 중복된 요소의 저장을 허용하기 때문에, 같은 값을 가진 요소를 여러 개 포함할 수 있습니다.

2.1 List 인터페이스의 주요 메서드.

• add(E e) : 리스트의 끝에 요소를 추가합니다.
• add(int index, E element) : 리스트의 특정 위치에 요소를 삽입합니다.
• remove(Object o) : 리스트에서 지정된 요소를 삭제합니다.
• remove(int index) : 리스트에서 지정된 위치의 요소를 삭제합니다.
• get(int index) : 지정된 위치에 있는 요소를 반환합니다.
• set(int index, E element) : 리스트의 특정 위치에 요소를 설정(교체)합니다.
• indexOf(Object o) : 객체를 찾고, 리스트 내의 첫 번째 등장 위치를 반환합니다.
• size() : 리스트에 있는 요소의 수를 반환합니다.
• clear() : 리스트에서 모든 요소를 제거합니다.

2.3 가장 널리 사용되는 구현체.

‘List’ 인터페이스는 다양한 구현체를 가지고 있으며, 가장 널리 사용되는 구현체는 ‘ArrayList’, ‘LinkedList’ 그리고 ‘Vector’ 입니다.

각 구현체는 내부적인 데이터 관리 방식이 다르므로, 사용 상황에 따라 적합한 구현체를 선택할 수 있습니다.

• ‘ArrayList’ : 내부적으로 배열을 사용하여 요소들을 관리합니다. 인덱스를 통한 빠른 접근이 가능하지만, 크기 조정이 필요할 때 비용이 많이 들 수 있습니다.
• ‘LinkedList :’ 내부적으로 양방향 연결 리스트를 사용합니다. 데이터의 삽입과 삭제가 빈번하게 일어나는 경우 유용합니다.
• Vector : ‘ArrayList’ 와 비슷하지만, 모든 메소드가 동기화되어 있어 멀티스레드 환경에서 사용하기에 안전합니다.

2.4 📝 정리.

이러한 특성들로 인해 ‘List’ 인터페이스는 자바에서 데이터를 순차적으로 처리할 필요가 있는 다양한 애플리케이션에서 중요하게 사용됩니다.

3. Set 인터페이스.

자바 프로그래밍에서 ‘Set’ 인터페이스는 ‘java.util’ 패키지의 일부이며, 중복을 허용하지 않는 요소의 컬렉션을 나타냅니다.

‘Set’ 은 ‘Collection’ 인터페이스를 확장하는 인터페이스로서, 집합의 개념을 구현합니다.
이는 각 요소가 컬렉션 내에서 유일하게 존재해야 함을 의미합니다.

인덱스로 요소를 관리하는 ‘List’ 인터페이스와 달리, ‘Set’ 은 요소의 순서를 유지하지 않습니다.

3.1 Set의 주요 특징.

• 중복 불허 : 같은 요소의 중복을 허용하지 않으며, 이미 ‘Set’ 에 존재하는 요소를 추가하려고 시도하면 그 요소는 컬렉션에 추가되지 않습니다.
• 순서 보장 없음 : 대부분의 ‘Set’ 구현체는 요소의 저장 순서를 유지하지 않습니다. 그러나 ‘LinkedHashSet’ 과 같은 특정 구현체는 요소의 삽입 순서를 유지할 수 있습니다.
• 값에 의한 접근 : ‘Set’ 은 인덱스를 사용하지 않고 값에 의해 요소에 접근합니다.

3.2 주요 메서드.

‘Set’ 인터페이스는 ‘Collection’ 인터페이스에서 상속받은 다양한 메소드를 포함합니다.
주요 메서드는 다음과 같습니다.

• add(E e): 요소 e를 Set에 추가합니다. 이미 존재하는 요소를 추가하려는 경우, 요소는 추가되지 않고 false를 반환합니다.
• remove(Object o): 지정된 객체 o를 Set에서 제거합니다.
• contains(Object o): Set이 지정된 객체 o를 포함하고 있는지 여부를 반환합니다.
• size(): Set의 요소 개수를 반환합니다.
• isEmpty(): Set이 비어 있는지 여부를 반환합니다.
• clear(): Set의 모든 요소를 제거합니다

3.3 주요 구현체.

‘Set’ 인터페이스는 여러 가지 방법으로 구현될 수 있으며, 각 구현체는 다른 특성을 가집니다.

• HashSet : 가장 널리 사용되는 ‘Set’ 구현체로, 해시 테이블을 사용하여 요소를 저장합니다. 요소의 삽입, 삭제, 검색 작업은 평균적으로 상수 시간(O(1))이 걸립니다.
• LinkedHashSet : ‘HashSet’ 의 확장으로, 요소의 삽입 순서를 유지합니다.
• TreeSet : 레드-블랙 트리 구조를 사용하여 요소를 저장합니다. 요소는 자연적 순서 또는 비교자에 의해 정렬됩니다.
  • 이로 인해 삽입, 삭제, 검색 작업에 로그 시간(O(log n))이 걸립니다.

3.4 📝 정리.

‘Set’ 인터페이스는 주로 중복을 허용하지 않는 데이터 컬렉션을 다루는 데 사용되며, 특히 요소의 유일성을 보장하는데 유용합니다.

4. Map 인터페이스.

자바에서 ‘Map’ 인터페이스는 ‘java.util’ 패키지에 속하며, 키(key)와 값(value) 쌍으로 이루어진 데이터를 저장하는 자료구조를 정의합니다.

‘Map’ 은 키의 중복을 허용하지 않으면서 각 키는 하나의 값에 매핑됩니다.

값은 중복될 수 있지만, 각 키는 유일해야 합니다.

이러한 특성 때문에 ‘Map’ 은 키를 통해 빠르게 데이터를 검색할 수 있는 효율적인 수단을 제공합니다.

4.1 Map의 주요 특징.

• 키 기반 데이터 접근 : 키를 사용하여 데이터에 접근하므로, 키에 대한 빠른 검색, 삽입, 삭제가 가능합니다.
• 키의 유일성 : 같은 키를 다시 ‘Map’ 에 추가하려고 하면 기존 키에 연결된 값이 새 값으로 대체됩니다.
• 값의 중복 허용 : 같은 값을 가진 여러 키가 ‘Map’ 에 존재할 수 있습니다.

4.2 주요 메서드

‘Map’ 인터페이스는 데이터를 관리하기 위해 다음과 같은 주요 메소드를 제공합니다.

• put(K key, V value): 키와 값을 Map에 추가합니다. 이미 키가 존재하면, 해당 키의 값이 새로운 값으로 업데이트 됩니다.
• get(Object key): 지정된 키에 연결된 값을 반환합니다. 키가 존재하지 않는 경우, null을 반환합니다.
• remove(Object key): 지정된 키와 그 키에 매핑된 값을 Map에서 제거합니다.
• containsKey(Object key): Map에 특정 키가 있는지 검사합니다.
• containsValue(Object value): Map에 특정 값이 하나 이상 있는지 검사합니다.
• keySet(): Map의 모든 키를 Set 형태로 반환합니다.
• values(): Map의 모든 값을 컬렉션 형태로 반환합니다.
• entrySet(): Map의 모든 “키-값” 쌍을 Set 형태의 Map.Entry 객체로 반환합니다.
• size(): Map에 저장된 “키-값” 쌍의 개수를 반환합니다.
• clear(): Map의 모든 요소를 제거합니다.

4.3 주요 구현체

‘Map’ 인터페이스의 주요 구현체로는 다음과 같은 클래스들이 있습니다.

• HashMap : 가장 일반적으로 사용되는 ‘Map’ 구현체로, 해시 테이블을 사용합니다.
  • 요소의 순서를 보장하지 않으며, 키와 값에 ‘null’ 을 허용합니다.
• LinkedHashMap : ‘HashMap’ 을 상속받아 구현된 클래스로, 요소의 삽입 순서를 유지합니다.
  • 이는 순회 시 삽인된 순서대로 요소를 얻을 수 있게 해줍니다.
• TreeMap : 레드-블랙 트리를 기반으로 하는 ‘Map’ 구현체로, 모든 키가 자연적 순서대로 정렬됩니다.
  • 정렬된 순서로의 접근이 필요할 때 유용합니다.
• Hashtable : ‘HashMap’ 과 유사하지만, 모든 메소드가 동기화되어 있어 멀티스레드 환경에서 사용하기에 안전합니다.
  • 그러나 성능이 ‘HashMap’ 보다 느리고, 키와 값에 ‘null’ 을 허용하지 않습니다.

4.4 📝 정리.

‘Map’ 인터페이스는 다양한 애플리케이션에서 설정, 프로파일, 사용자 세션 등의 데이터를 키와 값의 형태로 관리할 때 유용하게 사용됩니다.