📚 [CS면접] 웹 면접 질문 [11] [자바 컬렉션 / Collection Framework]

1. 컬렉션이란 ?

컬렉션은 많은 데이터 요소를 효율적으로 관리하기 위한 자료구조를 뜻하며,

ArrayList, LinkedList, HashMap 등이 포함된다. 그리고 이 컬렉션들은 제네릭(generics) 형식으로 구현되어 있어 컬렉션과 함께 제네릭에 대해서도 이해해야 한다.

 

자바에서는 이런 컬렉션을 위한 인터페이스와 클래스들이 있으며 자주 사용되는 클래스들의 종류와 상속 계층도는 아래의 사진과 같다. 

 

2. 컬렉션 프레임워크 장점 

1. 인터페이스와 다형성을 이용한 객체지향적 설계를 통해 표준화되어 있기 때문에, 사용법을 익히기에도 편리하고 재사용성이 높다.

List<Integer> list = new ArrayList<>();
list = new LinkedList<>();

이렇게 List 인터페이스를 구현하는 다른 클래스(LinkedList, Vector)로 변경이 가능하다. 코드의 유연성이 증가

 

2. 데이터 구조 및 알고리즘의 고성능 구현을 제공하여 프로그램의 성능과 품질을 향상시킨다.

3. 관련 없는 API 간의 상호 운용성을 제공한다. (상위 인터페이스 타입으로 업캐스팅하여 사용)

4. 이미 구현되어 있는 API를 사용하면 되기에, 새로운 API를 익히고 설계하는 시간이 줄어든다.

5. 소프트웨어 재사용을 촉진한다. 

 

컬렉션 프레임워크에 저장할 수 있는 데이터는 오로지 객체(Object)이다. 즉, int형이나 double형과 같은 자바의 primitive 타입은 적재를 못한다는 말이다. 따라서 primitive 타입을 wrapper 타입으로 변환하여 Integer 객체나 Double 객체로 박싱하여 저장해야 한다. 또한 객체를 담는 다는 것은 곧 주소 공간을 담는다는 것이니, null도 저장이 가능하다.

 

3. 자바 컬렉션 종류

컬렉션 프레임워크는 크게 Collection 인터페이스와 Map 인터페이스로 나뉜다.

List와 Set 인터페이스를 구현한 컬렉션 클래스들은 공통부분이 많기 때문에, 공통된 부분을 모은 Collection 인터페이스로 상속되어 있다. 

Map 인터페이스 컬렉션들은 두개의 데이터를 묶어 한쌍으로 다루기 때문에 Collection 인터페이스와 따로 분리되어 있다.

 

1. List

- 순서를 보장하고 중복되는 값을 허용한다. 

- 배열과 마찬가지로 index로 요소에 접근

- 자료형의 크기가 고정이 아닌 동적으로 변경

- 구현 클래스로는 ArrayList, LinkedList, Vector, Stack이 있다.

- Vector는 ArrayList의 구버전이라고 생각하면된다.  thread-safe 하다.

- Stack은 Vector를 상속하기 때문에 잘 사용하지 않는다. (ArrayDeque로 대체)

 

2. Queue

- 선입선출 FIFO(First In First Out) 구조

- 처음 들어온 원소가 가장 먼저 나간다.

- Queue는 인터페이스이고 구현체는 LinkedList, PriorityQueue, ArrayDeque

- 우선순위 큐를 구현할 때에는 필수적으로 Comparable 인터페이스를 구현해야 한다. compareTo() 메서드 로직에 따라 자료 객체의 우선순위를 결정하는 식으로 동작되기 때문, null 저장 불가, heap 형태로 저장

 

3. Set

- 데이터의 중복을 허용하지 않고 순서를 유지하는 데이터 집합 리스트

- 중복 저장이 불가능하기 때문에 null값도 하나만 저장 가능

 

3. Map

- Key, Value 의 쌍으로 연관지어 이루어진 데이터 집합

- 값은 중복되어 저장될 수 있지만 키는 해당 Map에서 고유해야 한다.

- 기존에 저장된 데이터와 중복된 키와 값을 저장하면 기존의 값은 사라지고 마지막에 저장된 값이 남게 됨

- 저장 순서가 유지 되지 않음

 

이 외에도 인터페이스가 존재하지만 지금까지 많이 사용하는 인터페이스와 클래스를 위주로 다줬다. 각각의 쓰임새에 따라 알맞은 구현체를 쓰는 것이 정말 중요하다.