Java 프로그래밍 초급(4) - 컬렉션 프레임워크 : 개념, 제네릭

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Java 프로그래밍 초급(4) - 컬렉션 프레임워크 : 개념, 제네릭

pink_salt 2022. 1. 26. 22:00

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안녕하세요~ 항상 나아가는 개발자 pink_salt 핑솔입니다!

코드프레소 Java 웹 개발 체험단 활동을 하고 있습니다.

Java의 정말 중요한 개념인 컬렉션 프레임워크 : List 에 대해서 알아봅시다~ 고고!

이번엔 'Java 프로그래밍 초급' 강의를 듣고 공부한 내용을 정리하여 네 번째 포스팅을 진행하겠습니다.

컬렉션 프레임워크(collection framework)란?

여러 건의 데이터를 다루기 위해서 Array와 같은 데이터를 다루기 위한 자료구조의 구현체가 필요하다.
다양한 특성을 가진 데이터를 다루기 위해서는 그에 적합한 자료구조가 필요하다.
다양한 자료구조의 구현을 위한 클래스와 인터페이스의 집합이다.

필요성

다양한 자료구조의 구현체를 클래스 라이브러리 형태로 제공합니다.

1. 만약 매 분마다 수집된 하루치 주식 가격 데이터를 다룬다고 생각하면

today_stock_prices = [34500, 34200, 34000, 34100, ... , 35600]

저장되는 데이터에 순서가 존재합니다.
중복되는 데이터가 저장될 수 있습니다.

=> java.util.ArrayList<E>

2. 전 세계 모든 국가들의 이름을 GDP 순으로 저장한다면

names_of_country = [Korea, USA, China, ..., Togo]

저장되는 데이터에 순서가 존재합니다.
중복되는 데이터가 저장될 수 없습니다.

=> java.util.HashSet<E>

3. 한 사람의 정보를 저장한다면

personal_info = {'name' : 'Jinsoo Kim', 'gender': 'Male', 'height': 180, 'nationality': 'Korea'}

하나의 데이터를 설명하기 위한 여러 속성 정보가 필요합니다.
속성 간에는 순서가 필요 없습니다.
동일한 속성으로 여러 개의 값이 존재하지 않습니다.

=> java.util.HashMap<K,V>

이렇게 자료구조에 저장되어 있는 데이터를 다루기 위해서는 알고리즘 구현체가 필요합니다.

데이터의 조회
데이터의 삭제
데이터의 추가
등등

이것은 위에서 빨간색으로 표시한 글씨로 보이는 제공되는 클래스에서 데이터를 가공하기 위한 메서드를 제공합니다.

java.util.ArrayList<E>

▶ .add()
▶ .get()
▶ size()
▶ remove()

java.util.HashSet<E>

▶ .add()
▶ .addAll()
▶ size()
▶ remove()

java.util.HashMap<K,V>

▶ .put()
▶ .get()
▶ size()
▶ remove()

컬렉션 프레임 워크 클래스와 Array

Array와 컬렉션 프레임워크 클래스 차이

Array와는 다르게 데이터 개수의 동적인 변경이 가능합니다.

Array의 element는 Primitive Type의 원소를 가질 수 있었지만 ArrayList는 Object 형태로 element를 가질 수 있습니다. -> 객체만을 원소로 가집니다.

컬렉션 프레임워크의 주요 인터페이스

컬렉션 프레임워크에는 아래의 주요 인터페이스가 정의됩니다.

List와 Set 인터페이스는 모두 Collection 인터페이스를 상속받아 정의합니다.
Map 인터페이스는 구조상 차이로 Collection 인터페이스를 상속받지 않습니다.(독자적 인터페이스 구현)

컬렉션 프레임워크 인터페이스들의 상속 관계

java.util.Collection<E> 인터페이스 그룹

java.util.map<K,V> 인터페이스 그룹

주요 인터페이스들의 특징

java.util.List<E> 인터페이스

▷ 순서가 있는 데이터의 집합

▷ 데이터들의 중복을 허용합니다.

ex) 위에서 말한 주식 데이터

java.util.Set<E> 인터페이스

▷ 순서가 없는 데이터의 집합

▷ 데이터들의 중복을 허용하지 않습니다.

ex) 위에서 언급한 나라 이름 별 GDP 순

java.util.Map<K,V> 인터페이스

▷ Key, Value로 이루어진 pair를 갖는 데이터의 집합

▷ 데이터들 간의 순서가 없습니다.

▷ Key는 중복을 허용하지 않습니다.

▷ Value는 중복을 허용합니다.

ex) 위에서 언급한 사람 정보

제네릭과 컬렉션 프레임워크

오브젝트 형태로 데이터를 받는데 그 과정에서 발생하는 문제를 해결하기 위해 제네릭을 활용해 어떤 장점을 갖게 되는지 알아보겠습니다.

제네릭(generic)이란?

제네릭(generic)이란 데이터의 타입을 일반화한다(generalize)는 것을 의미합니다.
클래스나 메소드에서 사용할 데이터의 타입을 컴파일 시 type check 하여 런타임 시의 안정성이 보장됩니다.

제네릭의 사용

제네릭을 사용한 클래스 정의 문법

class ClassName<T> {}

→ <T> :

클래스 내부에서 사용될 임의의 데이터 타입을 'T'라는 type variable로 지정합니다.('T'는 Type의 약어로 관행적으로 사용되는 이름입니다.)
type variable 'T'를 이용해 클래스 내부 변수 생성 및 메서드 인자, 반환 값의 타입 지정이 가능합니다.
'T'라는 type variable은 임의 값으로 지정 가능합니다.

제네릭을 사용한 클래스 정의

member라는 멤버 변수를 T라는 데이터 타입으로 선언한다.

밑의 두 메소드는 void, T 리턴 타입을 지정하고 void 함수는 인자로 T타입의 member 변수로 지정하였다.

-> 클래스 내에서 제네릭 한 데이터 타입을 쓰겠다고 하면 클래스 이름 옆에 <> 안에 type variable을 넣어주면 멤버 변수 타입, 리턴 타입, 인자 타입 등을 지정할 수 있습니다.

제네릭을 사용한 클래스 객체 생성 문법

ClassName<Type-Class> object-name = new ClassName<>();

ClassName : 생성하고자 하는 Class 지정
<Type-Class> : 클래스 정의 시 지정한 type variable에 사용할 실제 데이터 유형 Class입니다.
- Primitive Type 데이터의 경우 Wrapper Class를 사용합니다.
- ex) int => Integer, double => Double, float => Float, etc...

T로 설정한 제네릭이 Integer로 치환돼서 메서드를 우리가 사용하고 싶은 데이터 타입으로 사용할 수 있습니다.

제네릭의 장점

매개 변수의 범용성(generality) 확보할 수 있습니다.
- 클래스 내 임의의 변수를 매번 다른 데이터 타입으로 지정하여 객체 생성이 가능합니다.

컴파일 시 type check로 인한 런타임 안정성을 확보할 수 있습니다.

타입 변환 및 타입 검사에 들어가는 노력을 줄일 수 있습니다.
Object Class 인자로 이용한 Class 정의할 때보다 더 큰 장점을 보입니다.
- object는 최상위 Class로 제네릭과 같은 범용성 확보 가능합니다.
- 컴파일 시 type check 미수행으로 안정성이 저하됩니다.
  - Class에 적합하지 않은 데이터 타입을 사용해도 error가 발생하지 않습니다.
  - 컴파일 시 발견되지 않은 error가 런타임 시 발생할 수 있습니다.
- 불필요한 명시적 형 변환으로 인한 성능이 저하됩니다.