3. Java Collection Framework(JCF)

Java에서 Collection이란 데이터의 집합, 그룹을 의미하며 데이터 자료구조인 컬랙션과 이를 구현하는 클래스를 정의하는 인터페이스를 제공한다.

 

왜 Collection을 사용하는 것일까?
- 다수의 Data를 다루는데 표준화된 클래스를 제공해준다. 그래서 DataStructure(자료구조)를 직접 구현하지 않고 편하게 사용할 수 있다.
- 배열과 다르게 객체를 보관하기 위한 공간을 미리 정하지 않아도 되므로, 객체의 수를 동적으로 정할 수 있다.

 

JCF 상속구조

1.  List

List 인터페이스를 직접 @Override(오버라이드)를 통해 재정의할 수도 있다.

대표적인 구현체는 ArrayList, LinkedList가 있다.

※ 순서가 있는 데이터 집합으로 데이터의 중복을 허용

 

• ArrayList
  • 각 데이터에 대한 인덱스(Index)를 가지고 있어 조회성능이 뛰어나다.
• LinkedList
  • 다음 노드의 주소를 기억하고 있는 List로, 배열에 비해 삽입과 삭제가 빠르다.
  • 하지만 검색의 경우 첫 번째 노드부터 탐색하기 때문에 속도가 느리다.

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2. Map

Key(키) - Value(값)의 쌍으로 이루어진 데이터릐 집합으로, 데이터의 순서를 보장하지 않으며 Key(키)의 중복을 허용하지 않는다.

Value(값)의 중복은 허용한다.

※ Key에 대한 순서를 보장하기 위해서는 LinkedHashMap을 사용

 

• HashMap
  • Key에 해시 함수를 적용하여 나온 Index에 Value를 저장한다.
  • Key값에 중복과 순서가 보장되지 않으며 null값이 올 수 있다.
• HashTable
  • HashMap보다는 느리지만 동기화를 지원한다.
  • Key, Value값에 null을 넣으면 컴파일 에러가 발생한다.
• TreeMap
  • Red-Black Tree 자료구조를 이용한 Map이다.
  • Tree 구조이기 때문에 어느 정도 순서를 보장한다.
  • 정렬된 순서대로 Key, Value를 저장하여 검색이 빠르다.

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3. Set

value(값)에 대해서 중복된 값을 저장하지 않는다. 순서를 보장하지 않으며

순서를 보장하지 위해서는 LinkedHashSet을 사용한다.

※ 순서를 유지하지 않는 데이터 집합으로 데이터의 중복을 허용하지 않는다.

 

• HashSet
  • 순서를 보장하지 않으며, 중복 값을 허용하지 않는다.
  • 가장 빠른 임의접근 속도이고, 순서를 예측할 수 없다.
• TreeSet
  • Red-Black Tree 자료구조를 사용한 Set이다.
  • 정렬방법을 지정할 수 있다.

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4. Stack & Queue (스택, 큐)

• Stack
  • LIFO 방식: 가장 마지막에 추가된 요소가 가장 먼저 나온다.
• Queue
  • FIFO 방식: 가장 먼저 추가된 요소가 가장 먼저 나온다.

 

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※ HashMap<Key, Value>에서 Key값이 int, stream 등의 기본 타입이 아니라 특정  오브젝트 타입(ex. Dto)를 키로 넣을 대 주의해야할 점

1) hashCode()와 equals() 메소드 구현

해시 맵의 핵심 원리는 키에 대한 해시 값을 계산하고 이를 바탕으로 값을 빠르게 찾는 것입니다. 이때 키 객체의 hashCode()와 equals() 메소드가 중요합니다.

• hashCode(): 객체의 해시 코드 값을 계산합니다. 이 값은 객체를 해시 테이블에서 빠르게 찾는 데 사용됩니다. 같은 키를 사용하는 경우, hashCode() 값이 같아야 합니다.
• equals(): hashCode() 값이 같은 두 객체를 비교할 때 사용됩니다. hashCode()가 같더라도 equals()가 다르면 같은 키로 인식되지 않게 됩니다.

이 두 메소드를 잘못 구현하면 해시 맵이 예상대로 동작하지 않을 수 있습니다. 예를 들어, 두 객체가 동일한 내용이라도 equals()를 잘못 구현하면 두 객체가 동일한 키로 인식되지 않습니다.

 

2) 불변 클래스로 설계

객체가 변경 가능한(mutable) 상태일 때, 해시 맵에서 키로 사용하는 것은 위험할 수 있습니다.

예를 들어, 객체의 필드 값이 변경되면 hashCode() 값도 달라질 수 있습니다. 이럴 경우, 해시 맵 내부에서 해당 객체를 찾을 수 없거나 잘못된 버킷에 저장될 위험이 있습니다.

따라서, 키 객체는 불변(immutable)이어야 하는 것이 일반적인 권장 사항입니다. 

ex. 

 

 

※ 자바 멀티 스레드 환경에서 컬렉션 활용할 때 스레드 세이프티한 방식으로 사용하게 하려면 어떤 식으로 사용해야하나요?

자바에서 멀티 스레드 환경에서 컬렉션을 안전하게 사용하는 방법은 여러 가지가 있으며, 상황에 따라 적합한 방법을 선택해야 합니다.

1. Collections.synchronizedXXX(): 비스레드 안전 컬렉션을 동기화된 컬렉션으로 변환합니다.
2. CopyOnWrite 계열 컬렉션: 읽기 작업이 빈번한 환경에서 유용합니다.
3. Concurrent 컬렉션 (ConcurrentHashMap, CopyOnWriteArrayList, BlockingQueue 등): 멀티 스레드 환경에서 동시성이 필요한 작업에 적합합니다.