[Java] 컬렉션 프레임워크 (Collection Framework) (1) List 컬렉션

List 컬렉션

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List 컬렉션은 객체를 일렬로 늘여놓은 구조를 가지고 있다. 객체를 인덱스로 관리하기 때문에 객체를 저장하면 자동 인덱스가 부여되고 인덱스로 객체를 검색, 삭제할 수 있는 기능을 제공한다.
List 컬렉션은 객체 자체를 저장하는 것이 아니라 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 사용가능한 List 인터페이스의 메소드들이다. 인덱스로 객체를 관리하기 때문에 인덱스를 매개값으로 갖는 메소드가 다수.

기능	메소드	설명
객체 추가	boolean add(E e)	주어진 객체를 맨 끝에 추가
	void add(int index, E element)	주어진 인덱스에 객체를 추가
	set(int index, E element)	주어진 인덱스에 저장된 객체를 주어진 객체로 바꿈
객체 검색	boolean contains(Object o)	주어진 객체가 저장되어 있는지 여부
	E get(int index)	주어진 인덱스에 저장된 객체를 리턴
	isEmpty()	컬렉션이 비어 있는지 조사
	int size()	저장되어 있는 전체 객체 수를 리턴
객체 삭제	void clear()	저장된 모든 객체를 삭제
	E remove(int index)	주어진 인덱스에 저장된 객체를 삭제
	boolean remove(Object o)	주어진 객체를 삭제

매개 변수 타입과 리턴 타입에 E 라는 파라미터가 있다. 이것은 List 인터페이스가 제네릭 타입이기 때문이다. 구체적인 타입은 구현 객체를 생성할 때 결정된다.

 

(1) ArrayList 

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ArrayList는 List의 인터페이스 구현 클래스로, ArrayList에 객체를 추가하면 객체가 인덱스로 관리된다. 일반 배열과 ArrayList는 인덱스로 객체를 관리하는 점에서는 유사하지만, 배열은 생성할때 크기가 고정되고 사용중에 변경할수 없고, ArrayList는 저장 용량을 초과한 객체들이 들어오면 자동적으로 저장 용량이 늘어난다.

즉 객체를 담을 크기가 유동적

 

기본 생성자로 ArrayList 객체를 생성하면 내부에 10개의 객체를 저장할 수 있는 초기 용량을 가지게 된다. 

// 기본적으로 E 객체 10개를 저장할 수 있는 초기 용량을 가짐
List<String> list = new ArrayList<String>();

// 처음부터 용량을 크게 가지고 싶다면 용량의 크기를 매개값으로 받는 생성자를 이용하면 된다.
List<String> list = new ArrayList<String>(30); // String 객체 30개를 저장할 수 있는 용량을 가짐

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.

 

따라서, 빈번한 객체 삭제와 삽입이 일어나는 곳에서는 ArrayList를 사용하는 것이 바람직하지 않다. 이런 경우에는 LinkedList를 사용하는것이 좋다. 

그러나 인덱스 검색이나, 맨 마지막에 객체를 추가하는 경우에는 ArrayList가 더 좋은 성능을 발휘한다.

 

// ArrayList에 String 객체를 추가, 검색, 삭제하는 방법 예시
// String 객체를 저장하는 ArrayList

import java.util.*;

public class ArrayListExample {
	public static void main(String[] args) {
    	List<String> list = new ArrayList<String>();
        
        list.add("Java"); // String 객체를 저장 
        list.add("JDBC");
        list.add("Servlet/JSP");
        list.add(2, "Database");
        list.add("iBATIS");
        
        int size = list.size(); // 저장된 총 객체수 얻기
        System.out.println("총 객체 수: " + size);
        System.out.println();
        
        String skill = list.get(2); // 2번 인덱스의 객체 얻기
        System.out.println("2 : " + skill);
        System.out.println();
        
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
        	String str = list.get(i);
            System.out.println(i + ":" + str);
        }
        System.out.println();
        
        list.remove(2);
        list.remove(2);
        list.remove("iBATIS");
        
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
        	String str = list.get(i);
            System.out.println(i + ":" + str);
        }
    }
}

ArrayList를 생성하고 런타임 시 필요에 의해 객체들을 추가하는 것이 일반적이지만, 고정된 객체들로 구성된 List를 생성할 때도 있다. 이런 경우에는 Arrays.asList(T... a) 메소드를 사용하는 것이 더 간편하다. 

List<T> list = Arrays.asList(T... a);

T 타입 파라미터에 맞게 asList()의 매개값을 순차적으로 입력하거나, T[] 배열을 매개값으로 주면된다. 다음은 고정된 String 객체를 요소로 갖는 ArrayList 객체를 생성한다.

 

// Arrays.asList() 메소드

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class ArraysAsListExample {
	public static void main(String[] args) {
    	List<String> list1 = Arrays.asList("홍길동", "이래지", "래지");
        for(String name : list1) {
        	System.out.println(name);
        }
        
        List<Integer> list2 = Arrays.asList(1, 2, 3);
        for (int value : list2) {
        	System.out.println(value);
        }
    }
}

 

 

(2) Vector 

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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 다른 점은 Vector는 동기화된(synchronized) 메소드로 구성되어 있기 때문에 멀티 스레드가 동시에 이 메소드를 실행할 수 없고, 하나의 스레드가 실행을 완료해야만 다른 스레드를 실행할 수 있다. 그래서 멀티 스레드 환경에서 안전하게 객체를 추가, 삭제할 수 있다. 이것을 스레드가 안전(Thread safe)하다라고 말한다.

 

// Board 객체를 저장하는 Vector 

import java.util.*;

public class VectorExample {
	public class void main(String[] args) {
    
    	List<Board> list = new Vector<Board>();
        
    	list.add(new Board("제목1", "내용1", "글쓴이1"));
        list.add(new Board("제목2", "내용2", "글쓴이2"));
        list.add(new Board("제목3", "내용3", "글쓴이3"));
        list.add(new Board("제목4", "내용4", "글쓴이4"));
        list.add(new Board("제목5", "내용5", "글쓴이5"));
        
        list.remove(2); // 2번 인덱스 객체(제목3) 삭제(뒤의 인덱스는 1씩 앞으로 당겨짐)
        list.remove(3); // 3번 인덱스 객체(제목5) 삭제
        
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
        	Board board = list.get(i);
            System.out.println(board.subject + "\t" + board.content + "\t" + board.writer);
        }
        
    }
}

// 게시글 정보 객체

public class Board {
	String subject;
    String content;
    String writer;
    
    public Board(String subject, String content, String writer) {
    	this.subject = subject;
        this.content = contetn;
        this.writer = writer;
    }
}

 

 

Vector와 ArrayList 비교

	Vector	ArrayList
동기화	동기	비동기 but, Vector 와 동일한 클래스 구현 가능 (Collections.synchronizedList(new ArrayList());
Thread Safe	안전, 한 번에 하나의 스레드만 액세스 가능	불안전, 여러 스레드가 동시에 액세스 가능
성능	비교적 느림	동기화되지 않았기 때문에 비교적 빠름
크기 증가	최대 인덱스 초과 시 현재 배열 크기의 100% 증가	최대 인덱스 초과 시 현재 배열 크기의 50% 증가
사용	성능 저하로 사용 지양	동기화 처리 시에도 사용 권장

 

 

(3) LinkedList

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LinkedList는 List 구현 클래스이므로 ArrayList와 사용 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 때도 마찬가지다.

LinkedList 생성 방법

List<E> list = new LinkedList<E>();
// 처음 생성될 때에는 어떠한 링크도 만들어지지 않기 때문에 내부는 비어있다.

 

끝에서부터 순차적으로 추가/삭제하는 경우는 ArrayList가 빠르지만, 중간에 추가 또는 삭제할 경우는 앞뒤 링크 정보만 변경하면 되는 LinkedList가 더 빠르다. ArrayList는 뒤쪽 인덱스들을 모두 1씩 증가 또는 감소시키는 시간이 필요하므로 속도가 느리다.

 

ArrayList와 LinkedList 비교

구분	순차적으로	중간에 추가/삭제	검색
ArrayList	빠르다	느리다	빠르다
LinkedList	느리다	빠르다	느리다