시작하며
컬렉션에 대한 내용을 정리하게 된 계기는 먼저 자바 Collection 만의 API 기능을 효율적으로 사용하기 위해서이다. 다음은 자료구조를 적극적으로 활용하기 위해서이다. 자료구조를 이용하면 훨씬 효율적으로 데이터들을 관리할 수 있고 심지어 코드의 가독성 또한 좋아지기 때문이다. 가독성이 안 좋아지고 복잡함을 증가시키는 IF 문을 피하는 코드를 만드는 것은 아주 효율적인 코딩이라고 생각한다.
예를 들어, List에 있는 이메일들을 중복 검사한다고 했을 때 단순하게 생각하면 List를 Email 숫자만큼 loop를 돌려 Email을 중복 검사하는 방법이 있을 수 있다. 하지만 HashSet, TreeSet을 이용하면 중복된 값이 저장이 되지 않기 때문에 좀 더 효율적으로 데이터를 관리하고, 소스코드를 깔끔하게 관리할 수 있다.
또한 다른 예를 들면 여러 개의 이메일에서 특정 이메일을 검색한다고 했을 때 TreeSet 자료구조를 이용하면 트리구조로 데이터가 저장되기 때문에 검색 기능 또한 뛰어나다. 반면 List 같은 경우에는 loop로 하나하나 노드를 검색해서 해당 이메일이 나올 때까지 검색을 해야 하기 때문에 효율적이지 않다. 그러므로 자바에서 효율적인 코딩을 하기 위해서는 Collection 프레임워크를 자세히 알아두는 것은 좋다고 생각한다.
아래의 내용은 '이것이 자바다' 를 보고 컬렉션에 대한 내용을 정리한것이다.
컬렉션 프레임워크
애플리케이션을 개발하다 보면 다수의 객체를 저장해야 하는 경우가 많이 발생한다. 예를 들어 Product 객체를 10개를 저장해야 한다. 어떻게 하면 효율적으로 저장할 수 있을까. 먼저 가장 간단한 배열을 확인해보자.
//길이 10인 배열생성
Product[] array = new Product[10];
//객체추가
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 객체수가 배열을 생성할 때 결정되기 때문에 불특정 다수의 객체를 저장하기에는 문제가 있다. 물론 배열의 길이를 크게 생성하면 되지만, 이것은 좋은 방법이 아니다. 또 다른 문제는 배열의 객체를 삭제했을 때 해당 인덱스가 비게 되면 아래와 같이 중간중간에 객체가 없는 배열이 된다. 이렇게 되면 객체를 어디에 저장해야 할지 배열 인덱스 하나하나 검색 후 비어있는 공간에 객체를 저장해야 한다.
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O O X O X O자바는 배열의 이러한 문제점을 해결하고, 널리 알려져 있는 자료구조(Data Structre)를 바탕으로 객체들을 효율적으로 추가, 삭제, 검색할수 있도록 Java.util 패키지에 컬렉션과 관련된 인터페이스와 클래스들을 포함시켜 놓았다. 이들을 총칭해서 컬렉션 프레임워크라 한다.
컬렉션 이란 사전적 의미로 요소를 수집해서 저장하는 것을 의미하는데, 자바 컬렉션은 객체를 수집해서 저장하는 역할을 한다. 자바 컬렉션 프레임워크는 몇 가지 인터페이스를 통해서 다양한 컬렉션 클래스를 이용할 수 있도록 한다. 컬렉션 프레임워크의 주요 인터페이스로는 List, Set, Map이 있다. 이 인터페이스들은 컬렉션을 사용하는 방법을 정의하는 것인데, 다음은 인터페이스로 사용 가능한 컬렉션 클래스를 보여준다.
List와 Set은 객체 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 되어있어 List및 Set과는 사용방법이 완전히 다르다.
| 인터페이스 분류 | 특징 | 구현클래스 |
|---|---|---|
| Collection (List) | - 순서룰유지하고저장 - 중복 저장 가능 |
ArrayList, Vector, LinkedList |
| Collection (Set) | - 순서를 유지 않고 저장 - 중복 저장 안됨 |
HashSet, TreeSet |
| Map | - 키와 값의 쌍으로 저장 - 키는 중복 안 됨 |
HashMap,Hashtable,TreeMap, Properties |
List 컬렉션
List 컬렉션은 객체를 일렬로 늘어놓은 구조를 가지고 있다. 객체를 인덱스로 관리하기 때문에 객체를 저장하면 자동 인덱스가 부여되고 인덱스로 객체를 검색, 삭제할 수 있는 기능을 제공한다. List 컬렉션에는 ArrayList, Vector, LinkedList 등이 있는데 다음은 List 컬렉션에서 공통적으로 사용 가능한 List 인터페이스의 메소드들이다. 인덱스로 객체를 관리하기 때문에 인덱스를 매게 값으로 갖눈 메소드가 많다.
객체 추가
| 메소드 | 설명 |
|---|---|
| boolean add(E e) | 주어진 객체를 맨 끝에 추가 |
| void add(E e) | 주어진 인덱스에 객체를 추가 |
| set add(E e) | 주어진 인덱스에 저장된 객체를 주어진 객체로바꿈 |
객체 검색
| 메소드 | 설명 |
|---|---|
| boolean contains(Object o) | 주어진 객체가 저장되어 있는지 여부 |
| E get(int index) | 주어진 인덱스에 객체를 리턴 |
| isEmpty() | 컬렉션이 비어있는지 검사 |
| int size() | 저장되어 있는 전체 객체 수를 리턴 |
객체 삭제
| 메소드 | 설명 |
|---|---|
| void clean() | 저장된 모든 객체를 삭제 |
| E remove(int index) | 주어진 인덱스에 저장된 객체를 삭제 |
| boolean remove(Object o) | 주어진 객체를 삭제 |
ArrayList
ArrayList는 List 인터페이스의 구현 클래스로, ArrayList에 객체를 추가하면 객체가 인덱스로 관리된다. 일반배열과 ArrayList는 인덱스로 객체를 관리한다는 점에서는 유사하지만, 큰차이점을 가지고 있다. 배열은 생성할 때 크기가 고정되고, 사용중에 크기를 변경할 수 없지만, ArrayList는 저장 용량을 초과한 객체들이 들어오면 자동적으로 저장용량이 늘어난다. 다음은 ArrayList 객체의 내부 구조를 보여준다.
검사버튼 삭제버튼 초기에 ArrayList를 선언하면 10개의 객체를 저장할 수 있는 List가 선언이 된다. 만약 초기부터 용량을 크게 선언하고 싶다면 아래와 같이 선언하면 된다.
List<String> list = new ArrayList<String>(30);ArrayList에 객체를 저장하면 인덱스 0 부터 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.
위와같이 List안에서 노드가삭제가되면 앞으로 하나하나 다 밀려나야한다. 따라서 빈번한 객체 삭제와 삽입이 일어나나는 곳에서는 ArrayList를 사용하지 않고 삽입삭제에 용이한 LinkedList를 사용하는것이 좋다. 그러나 인덱스 검색이나 마지막 노드추가에서는 ArrayList가 더 좋은 성능을 발휘한다.
다음예제는 ArrayList에 String 객체를 추가, 검색, 삭제하는방법의 간단한 예제이다.
예제
Vector
Vector는 ArrayList와 동일한 내부 구조를 가지고 있다. Vector를 생성하기 위해서는 지정할 객체 타입을 타입 파라미터로 표기하고 기본 생성자를 호출하면 된다.
List<E> list = new Vector<E>();ArrayList와 다른점은 Vector는 동기화된 메소드로 구성되어 있기 때문에 멀티 스레드가 동시에 이 메소드들을 실행할 수 없고, 하나의 스레드가 실행을 완료해야만 다른 스레드가 실행할 수 있다. 그래서 멀티 스레드 환경에서 안전하게 객체를 추가, 삭제할 수 있다.
다음은 Vector를 이용해서 객체를 추가, 삭제, 검색하는 예제이다.
예제
LinkedList
LinkedList는 List 구현 클래스이므로 ArrayList와 사용방법은 똑같지만 내부 구조는 완전 다르다. ArrayList는 내부 배열 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. 그렇기 때문에 빈번한 객체를 삭제할 때는 LinkedList가 성능이 좋다. 왜냐 중간에서 하나 삭제를 하더라도 앞뒤의 노드만 연결해주면 되기 때문이다.
LinkedList는 생성하기 위해서는 저장할 객체 타입 파라미터(E)에 표기하고 기본 생성자로 호출하면 된다. 기본적으로 LinkedList는 처음 생성될 때에는 어떤한 링크도 만들어지지 않기 때문에 내부적으로 비어있다. 아래와 같이 생성할 수 있겠다.
List<E> list = new LinkedList<E>();다음 예제는 ArrayList와 LinkedList에 10000개의 객체를 삽입하는데 걸릴시간을 측정하는 예제이다. 누가 더 많은 시간이 걸리는지에 대한 예제이다.
예제
ArrayList와 LinkedList의 실행 성능 비교
Set 컬렉션
List 컬렉션은 저장 순서를 유지하지만, Set 컬렉션은 저장 순서가 유지되지 않는다. 또한 객체를 중복해서 저장할 수 없다. 하나의 null만 저장할 수 있다. Set 컬렉션은 수학의 집합에 비유될 수 있다. 집합은 순서와 상관없고 중복이 허용되지 않기 때문이다.
Set 컬렉션에는 HashSet, LinkedHashSet, TreeSet등이 있는데, 다음은 Set 컬렉션에 공통적으로 사용 가능한 Set 인터페이스의 메소드들이다.
Set 컬렉션은 인덱스로 객체를 검색해서 가져오는 메소드가 없다. 대신 전체 객체를 대상으로 한번씩 반복해서 가져오는 반복자(Iterator)를 제공한다. 반복자는 Iterator 인터페이스를 구현한 객체를 말하는데, itorator() 메소드를 호출하면 얻을 수 있다.
Set<String> set = ...;
Iterator<String> iterator = set.iterator();다음은 Iterator 인터페이스에 선언된 메소드들이다.
| 리턴 타입 | 메소드명 | 설명 |
|---|---|---|
| boolean | hasNext() | 가져올 객체가 있으면 true를 리턴하고 없으면 false를 리턴한다. |
| E | next() | 컬렉션에서 하나의 객체를 가져온다 |
| void | remove() | Set 컬렉션에서 객체를 제거한다. |
Iterator에서 하나의 객체를 가져올 때는 next() 메소드를 사용한다. next() 메소드를 사용하기전에 먼저 가져올 객체가 있는지 확인하는것이 좋다. hasNext() 메소드는 가져올 객체가 있으면 true를 리턴하고 더이상 가져올 객체가 없으면 false를 리턴한다. 따라서 true가 리턴될때 next() 메소드를 사용해야한다. 다음은 Set을 이용한 루핑 방법이다.
방법 1. Iterator를 사용한벙법
Set<String> set = ...;
Iterator<String> iterator = set.iterator();
while(iterator.hasNext()){ // has가 다음 객체가있는지 체크해주니까 있는 만큼 루핑된다.
String str = iterator.next();
}방법 2. For문 사용
for(String str : set){ // 저장된 객체수만큼 루핑한다.
}HashSet
HashSet은 Set 인터페이스의 구현클래스이다. HashSet을 생성하기 위해서는 다음과 같이 기본생성자를 호출하면 된다.
Set<E> set = new HashSet<E>();HashSet은 Set의 성격대로 순서상관없이 저장되고, 중복 저장되지 않는다. HashSet이 판단하는 동일한 객체란 꼭 같은 인스턴스를 뜻하지 않는다. HashSet은 객체를 저장하기전에 먼저 객체의 HashCode()메소드를 호출해서 해시코드를 얻는다. 그리고 이미 저장되어 있는 객체의 hashCode() 메소드를 호출해서 해시코드를 얻어낸다. 그리고 이미저장되어 있는 객체들의 해시코드와 비교 한다. 만약 equals()메소드로 두 객체를 비교해서 true가 나오면 동일한 객체로 판단하고 중복 저장을 하지 않는다.
문자열을 HashSet에 저장할 경우, 깊은 문자열을 갖는 String 객체는 동등한 객체로 간주되고 다른 문자열을 갖는 String 객체는 다른 객체로 간주되는데, 그 이유는 String 클래스가 hashCode()와 equals() 메소드를 재정의해서 같은 문자열일 경우 hashCode()의 리턴값을 같게, equals()의 리턴값은 true가 나오도록 오버라이딩이 되있기 때문이다. 물론 자신이 정의 한 클래스에도 똑같이 적용할 수 있다.
예를 들어 Member 클래스를 정의했다고 가정하자. 이 MemberClass에는 인스턴스가 달라도 이름과 나이가 동일하다면 동등 객체라고 equals()와 hashCode를 정의했다고 치자. 그리고 아래와 같이 Set에 객체를 넣는다고 해보자.
Set<Member> set = new HashSet<Member>();
set.add(new Member("홍길동", 30));
set.add(new Member("홍길동", 30));
System.out.println("총 객체수 : " + set.size()); 저장된 객체 수 얻기 // 사이즈 1위와같이 Set에 이름과 나이가 같은 객체를 두개 넣더라도 실제적으로 set에는 1개의 객체만 들어가게 된다.
다음은 HashSet을 이용해 앞에서 간단한 Hashse에대한 기능을 확인하는 예제이다.
Map 컬렉션
Map 컬렉션은 키(Key)와 값(value으로 구성된 Entry 객체를 저장하는 구조를 가지고 있다. 여기서 키와 값은 모두 객체이다. 키는 중복 저장될 수 없지만 값은 중복 저장될 수 있다. 키값이 중복되어 저장된다면 먼저 저장된 값은 저장되지 않는다.
Map 컬렉션에는 HashMap, Hashtable, LinkedHashMap, Properties, TreeMap 등이 있다. 다음은 Map컬렉션에서 공통적으로 사용가능한 Map 인터페이스의 메소드들이다. 키로 객체들을 관리하기때문에 키를 매개값으로 갖는 메소드가 많다.
Map에서는 키를 알고 싶다면 get() 메소 도로 객체를 얻어낼 수 있다. 하지만 맵 안에 데이터를 하나하나 얻어 내고 싶다면 두 가지 방법이 있다. 먼저 아래는 Key를 Set 타입으로 뽑아서 하나하나 Iterator 시켜 그 key 값으로 value를 얻는 방법이 있을 수 있다.
Map<String, String> map = new HashMap<>();
final Set<String> strings = map.keySet();
final Iterator<String> iterator = strings.iterator();
while(iterator.hasNext()){
String key = iterator.next();
String value = map.get(key);
}두 번째 방법은 entrySet을 통해 Entry객체를 Set타입으로 뽑아서 key와 value를 동시에 얻는 방법이 있을 수 있다.
Map<String, String> map = new HashMap<>();
final Set<Map.Entry<String, String>> entries = map.entrySet();
final Iterator<Map.Entry<String, String>> iterator = entries.iterator();
while(iterator.hasNext()){
final Map.Entry<String, String> mapEntry = iterator.next();
mapEntry.getKey();
mapEntry.getValue()
}HashMap
HashMap의 키로 사용할 객체는 HashCode와 equals()메소드를 재정의해서 동등객체가 될조건을 정해야한다. 동등 객체, 즉 동일한 키가 될 조건은 hashCode()의 리턴값이 같아야하고, equals()메소드가 true를 리턴해야한다. 동등 객체, 즉 동일한 키가 될 조건은 hashCoDE()의 리턴값이 같아야하고 equals()메소드가 true를 리턴해야 한다.
주로 키 타입으로 String을 많이사용하는데 String은 글자가 다르면 hashCode, equals 메소드가 다르도록 재정의가 되있기때문에 키로 적합하다. 해쉬맵은 아래와같이 키타입과 value 타입을 파라미터로 주고 기본 생성자로 선언할 수 있다.
Map<K, V> map = new HashMap<K, V>();예제
Hashtable
Hashtable은 HashMap과 동일한 내부구조를 가진다. HashMap과 차이점은 Hashtable은 동기화된(synchronized)메소드로 구성되어 있기때문에 멀티스레드가 동시에 이 메소드들을 실행할 수 는 없고, 하나의 스레드가 실행을 완료해야만 다른 스레드를 실행할 수 있다.
다음은 Hash테이블을 이용해 키보드로 아이디와 비밀번호를 입력받아서 패스워드 인증 기능을 구현하는 예제이다.
예제
Properties
Properties는 Hashtable의 하위 클래스이기 때문에 HashTable의 모든 특징을 그대로 가지고 있다. Hashtable은 키와 값을 다양한 타입으로 지정이 가능한데 비해 Properties는 키와 값을 String 타입으로 제한한 컬렉션이다. Properties는 애플리케이션의 옵션정보, 데이터베이스 연결 정보 그리고 국제화(다국어) 정보가 저장된 프로퍼티(~.properties) 파일을 읽을 때 주로 사용한다.
프로퍼티 파일은 키와 값이 = 기호로 연결되어 있는 텍스트 파일로 ISO 8859-1문자셋으로 저장된다. 이 문자셋으로 직접 표현할 수 없는 한글은 유니코드로 변환되어 저장된다.
검색 기능을 강화시킨 컬렉션
컬렉션 프레임워크는 검색 기능을 강화시킨 TreeSet과 TreeMap을 제공하고 있다. 이름에서 알 수 있듯이 TreeSet은 Set 컬렉션이고, TreeMap은 Map 컬렉션이다. 이 컬렉션들은 이진 트리를 이용해서 계층적(Tree 구조)를 가지면서 객체를 저장한다.
이진 트린 구조
이진 트리는 여러 개의 노드가 트리 형태로 이루어진 연결된 구조로, 루트 노드라고 불리는 하나의 노드에서부터 시작해서 각 노드에 최대 2개의 노드를 연결할 수 있는 구조를 가지고 있다.
위 아래로 연결된 두 노드를 부모 - 자식 관계에 있다고 하며 위의 노드를 부모 노드, 아래 노드를 자식 노드라고 한다. 하나의 노드는 최대 2개의 자식 노드와 연결될 수 있다. 이진 트리는 부모 노드의 값보다 작은 노드는 왼쪽에 위치시키고, 부모 노드의 값보다 큰 노드는 오른쪽에 위치시킨다. 예를 들어 6,3,9,2,5의 순서로 값을 저장하면 다음과 같은 순서로 진행된다.
작은값은 왼쪽에, 큰값은 오른쪽에 저장한다. 숫자가 아닌 문자가 저장할경우네느 문자의 유니코드 값으로 비교한다. 이진 트리가 범위 검색을 쉽게할 수 있는 이유는 아래와 같이 값들이 정렬되어 있어 그룹핑이 쉽기 때문이다.
TreeSet
TreeSet은 이진 트리를 기반으로 한 Set 컬렉션이다. 하나의 노드는 노드 값인 value와 왼쪽과 자식 노드를 참조하기 위한 두 개의 변수로 구성된다. TreeSet에 객체를 저장하면 자동으로 정렬되는데 부모 값과 비교해서 낮은 것은 왼쪽 자식 노드에, 높은 것은 오른쪽 자식 노드에 저장한다.
TreeSet을 생성하기 위해서는 저장할 객체 타입을 파라미터로 표기하고 기본 생성자를 호출하면 된다.
TreeSet<E> treeSet = new TreeSet<E>();Set 인터페이스 타입 변수에 대입해도 되지만 TreeSet클래스 타입으로 대입한 이유는 객체를 찾거나 범위 검색과 관련된 메소드를 사용하기 위해서이다. 다음은 TreeSet이 가지고있는 검색 관련된 메소드들이다.
| 메소드 | 설명 |
|---|---|
| first() | 제일 낮은 객체를 리턴 |
| last() | 제일 높은 객체를 리턴 |
| lower(E e) | 주어진 객체보다 바로 아래 객체를 리턴 |
| higher(E e) | 주어진 객체보다 바로 위 객체를 리턴 |
| floor(E e) | 주어진 객체와 동등한 객체가 있으면 리턴 . 만약 없다면 주어진 객체의 바로 위의 객체를 리턴 |
| celling(E e) | 주어진 객체와 동등한 객체가 있으면 리턴, 만약 없다면 주어진 객체의 바로 위의 객체를 리턴 |
| pollFirst() | 제일 낮은 객체를 꺼내오고 컬렉션에서 제거함 |
| pollLast() | 제일 높은 객체를 꺼내오고 컬렉션에서 제거함 |
다음은 TreeSet을 이용해 몇가지 기능을 구현해보는 예제이다.
예제
TreeMap
TreeMap은 이진 트리를 기반으로 한 Map 컬렉션이다. TreeSet 과의 차이점은 키와 값이 저장된 MapEntry를 저장한다는 점이다. TreeMap에 객체를 저장하면 자동으로 정렬되는데 기본적으로 부모 키값과 비교해서 키값이 낮은 것은 왼쪽 자식 노드에, 키값이 높은 것은 오른쪽 자식 노드에 Map.Entry 객체를 저장한다.
TreeMap을 생성하기 위해서는 키로 저장할 객체 타입과 값으로 저장할 객체 타입을 타입 파라미터로 주고 기본 생성자를 호출하면 된다.
TreeMap<String, Integer> treeMap = new TreeMap<String, Integer>();| 메소드 | 설명 |
|---|---|
| firstEntry() | 제일 낮은 Map.Entry를 리턴 |
| lastEntry() | 제일 높은 Map.Entry를 리턴 |
| lowerEntry(K key) | 주어진 키보다 바로 아래 Map.Entry를 리턴 |
| higherEntry(K key) | 주어진 키보다 바로 위 Map.Entry를 리턴 |
| floorEntry(K key) | 주어진 키와 동등한 키가 있으면 해당 Map.Entry를 리턴, 없다면 주어진 키 바로 아래의 Map.Entry를 리턴 |
| ceilingEntry(K key) | 주어진 키와 동등한 키가 있으면 해당 Map.Entry를 리턴, 없다면 주어진 키 바로 위의 Map.Entry를 리턴 |
| pollFirstEntry() | 제일 낮은 Map.Entry를 꺼내오고 컬렉션에서 제거함 |
| pollLastEntry() | 제일 높은 Map.Entry를 꺼내오고 컬렉션에서 제거함 |
다음은 TreeMap 가지고 있는 정렬과 관련된 메소드들이다.
| 리턴 타입 | 메소드 | 설명 |
|---|---|---|
| NavigableSet |
descendingKeySet() | 내림차순으로 정렬된 키의 NavigableSet을 리턴 |
| NavigableMap |
descendingMap() | 내림차순으로 정렬된 Map.Entry의 NavigableMap을 리턴 |
descendingMap 메소드를 호출하면 내림차순 NavigableMap타입의 객체를 리턴해주는데 만약 한번 더호출하게되면 오름차순 객체를 리턴한다.
NavigableMap<K, V> descendingMap = treeMap.descendingMap();
NavigableMap<K, V> ascendingMap = descendingMap.descendingMap();| 리턴 타입 | 메소드 | 설명 |
|---|---|---|
| NavigableMap |
headMap(k toKey, boolean inclusive) | 주어진 키보다 낮은 Map.Entry들을 NavigableMap으로리턴. 주어진 키의 Map.Entry 포함여부는 두번째 매개 값에 따라 달라짐 |
| NavigableMap |
tailMap(k fromKey, boolean inclusive) | 주어진 객체보다 높은 Map.Entry들을 NavigableMap으로 리턴. 주어진 객체 포함여부는 두번째 매개값에서 따라 달라짐 |
| NavigableMap |
subMap(K fromKey, boolean fromInclusive, K tokey, boolean toInclusive) | 시작과 끝으로 주어진 키 사이의 Map.Entry들을 NavigableMap 컬렉션으로 변환. 시작과 끝 키의 Map.Entry 포함여부는 두번째, 네번째 매개값에 따라 달라짐 |
여기에서 간단하게 SubMap()메소드의 사용방법을 간단히 봐보자. subMap()메소드는 네 개의 매개 변수가 있는데, 시작키와 끝키, 그리고 이 키들의 Map.Entry를 포함할지 여부의 boolean값을 받는다. 이것을 기반으로 그 해당 범위내의 Map을 리턴해준다.
다음은 TreeMap 구조를 이용해 몇가지 기능을 구현한 예제이다.
예제
Comparable과 Compartor
TreeSet의 객체와 TreeMap의 키는 저장과 동시에 자동 오름차순으로 정렬되는데, 숫자일 경우 값으로 정렬하고, 문자열일 경우에는 유니코드로 정렬한다. TreeSet과 TreeMap은 이진 트리로 크기를 비교해 트리구조를 구성해야 하기 때문에 java.lang.Comparable 인터페이스를 구현해야 쓸 수 있다. 기본적으로 Wrraper Class들은 Comparable 인터페이스가 구현되어 있어 TreeSet과 TreeMap을 사용할 수 있다.
또한 ArrayList 등의 자료구조를 Collection.sort()함수를 사용할때도 Comparable을 이용해 compareTo()메소드만 구현하게되면 쉽게 Collection프레임워크의 자료구조들을 정렬하여 사용할 수 있다. 쉽게 Coparable을 implements를 하여 compareTo()메소드만 정의해주면 된다. 아래의 설명을 참조하여 compareTo()를 재정의해주면된다.
| 리턴타임 | 메소드 | 설명 |
|---|---|---|
| int | compareTo(T o) | 주어진 객체와 같으면 0을리턴 주어진 객체보다 작으면 음수를 리턴 주어진 객체보다 크면 양수를 리터 |
다음은 나이를 기준으로 Person객체를 오름차순으로 정렬하기 위해 Comparable 인터페이스를 구현한것이다. 나이가 적을 경우는 -1을 동일한경우는 0을 클경우는 1을 리턴하도록하여 compareTo() 메소드를 재정의하여 treeSet을 이용하여 유저를 출력하였다.
다음은 Comparable 예제이다.
위에서 말했듯이 TreeSet, TreeMap을 사용할 때의 키가 Comparable을 구현하고 있지 않을 경우에는 저장하는 순간 ClassCastException이 발생한다. 이진 트리를 구성하기 위해서는 값 비교는 필 수이다. 그렇다면 객체에 Comparable 구현체를 구현하는 방법 말고 정렬하는 방법은 없을까… 그 방법은 Comparator 인터페이스다. 그런데 결국에는 둘 다 비슷한 방법이라고 생각한다. 어쨌든 예제를 간단하게 한번 봐보자.
TreeSet<E> treeSet = new TreeSet<E>(new AscendingComparator());
TreeMap<K,V> treeMap = new TreeMap<K, V> (new DescendingComparator());정렬자는 Comparator 인터페이스를 구현한 객체를 말하는데, Comparator 인터페이스는 다음과 같이 메소드가 정의되어 있다.
| 리턴 타입 | 메소드 | 설명 |
|---|---|---|
| int | compare(T o1, T o2) | o1과 o2가 동등하다면 0을리턴 o2이 o2보다 앞에 오게하면 음수를 리턴 o1이 o2보다 뒤에 오게 하려면 양수를 리턴 |
다음은 Comparator를 이용하여 과일 객체를 내림차순으로 정렬시키는 예제이다.
LIFO와 FIFO 컬렉션
후입 선출(LIFO : Last In First Out)은 나중에 넣은 객체가 먼저 빠져 나가는 자료구조를 말한다. 반대로 선입 선출(FIFO : First In First Out)은 먼저 넣은 객체가 먼저 빠져나가는 구조를 말한다. 컬렉션 프레임워크에는 LIFO 자료구조를 제공하는 스택(Stack) 클래스와 FIFO 자료구조를 제공하는 (Queue) 인터페이스를 제공하고 있다. 다음은 스택과 큐의 구조를 보여준다.
스택을 응용한 대표적인 예가 프로그램들의 함수를 저장하는 공간인 스택공간일 수 가 있다. 스택 메모리에 저장된 변수는 나중에 저장된것부터 저장된다. 큐를 응용한 대표적인 예가 스레드풀의 작업이다. 작업 큐는 먼저 들어온 작업부터 처리한다.
Stack
Stack 클래스는 LIFO 자료구조를 구현한 클래스이다. 다음은 Stack 클래스의 주요 메소드들이다.
| 리턴 타입 | 메소드 | 설명 |
|---|---|---|
| E | push(E item) | 주어진 객체를 스택에 넣는다. |
| E | peek() | 스택의 맨 위 객체를 가져온다. 객체를 스택에서 제거하지 않는다. |
| E | pop() | 스택의 맨 위 객체를 가져온다. 객체를 스택에서 제거한다. |
Stack을 사용하기위해서는 아래와같이 스택을 생성할때 타입파라미터를 넘기고 기본생성자를 호출하면 된다.
Stack<E> stack = new Stack<E>();다음은 택시에서 많이 볼 수 있는 동전케이스를 스택 클래스로 구현한 예제이다. 먼저 넣은 동전은 제일밑에 깔리고 나중에 넣은 동전이 위에 쌓이기 때문에 Stack에서 동전을 빼면 마지막에 넣은 동전이 먼저나오는 예제이다.
Queue
Queue인터페이스는 FIFO자료구조에서 사용되는 메소드를 정의하고 있다. 다음은 Queue 인터페이스에 정의되어 있는 메소드를 보여준다
| 리턴 타입 | 메소드 | 설명 |
|---|---|---|
| boolean | offer(E e) | 주어진 객체를 넣는다. |
| E | peek() | 객체 하나를 가져온다. 객체를 큐에서 제거하지 않는다. |
| E | poll() | 객체 하나를 가져온다. 객체를 큐에서 제거한다. |
Queue 인터페이스를 구현한 대표적인 클래스는 LinkedList이다. LinkedList는 List인터페이스를 구현했기 때문에 List 컬렉션이기도 하다. 다음 코드는 LinkedList 객체를 Queue 인터페이스 타입으로 변환한것이다.
Queue<E> queue = new LinkedList<E>();다음은 Queue를 이용해서 간단한 메시지 큐를 구현한 예제이다. 먼저 넣은 메시지가 반대쪽으로 먼저 나오기 때문에 넣은 순서대로 메시지가 처리 되는 예제이다.
참고