[Java] 컬렉션 프레임워크 구조, List<E>의 ArrayList<E>, Vector<E>, LinkedList<E> 차이점

 

 

 

📚 참고한 책

 

: 출처 예스24 홈페이지

 

 

- 기본적인 개념을 정리하고 추가적으로 궁금한 것들을 정리했습니다 -

 

 

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✔️   컬렉션 프레임워크_ 624p

 

• 컬렉션(collection)

: 동일한 타입을 묶어 관리하는 자료구조로 데이터의 저장 용량을 동적으로 관리할 수 있다.

 

• 프레임워크(framework)

: 설계의 원칙 또는 구조에 따라 클래스 또는 인터페이스를 설계하고, 설계된 클래스와 인터페이스를 묶어 놓은 개념이다.

 

• 컬렉션 프레임워크

: 리스트, 스택, 큐, 트리 등의 자료구조에 정렬, 탐색 등의 알고리즘을 구조화해 놓은 프레임워크

 

출처: https://opentutorials.org/module/2495/14159

 

 

Q. 컬렉션과 배열의 차이점은?

A. 배열은 생성 시점에 저장 공간의 크기를 확정하며 확정한 후 변경할 수 없다. 반면에 컬렉션은 데이터의 개수에 따라 동적으로 저장공간이 달라진다.

 

 

Q. 프레임워크와 라이브러리의 차이점은?

A. 일반적으로 단순히 연관된 클래스와 인터페이스들의 묶음을 라이브러리라고 한다. 프레임워크와 라이브러리의 가장 큰 차이점은 애플리케이션의 흐름의 주도권을 누가 쥐고 있는지라고 생각한다. 프레임워크는 스스로 제어 흐름의 주도권을 잡으면, 라이브러리는 개발자가 주도권을 가지고 있다. 프레임워크는 큰 틀로 개발할 수 있는 범위와 따라야 할 가이드가 존재한다. 라이브러리는 특정 기능을 도와주는 도구와 같은 역할을 한다. 

 

 

 

 

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✔️   List<E> 컬렉션 인터페이스_ 626p

 

• List<E>

: 인터페이스며 대표적인 클래스로 크게 ArrayList<E>, Vector<E>, LinkedList<E>가 있다.

List<Integer> aList1 = new ArrayList<Integer>();
ArrayList<Integer> aList2 = new ArrayList<Integer>(30);
Vector<String> aList3 = new Vector<String>();
List<MyWork> aList4 = new LinkedList<MyWord>();
List<MyWork> aList5 = new LinkedList<MyWord>(20); // 오류 발생!!

제네릭에 대해 배웠었다. 제네릭은 클래스 내부에서 사용할 데이터 타입을 외부에서 지정할 수 있도록 하는 기법으로, 꺾쇠 괄호< >안에 타입을 적는다. 객체를 생성할 때 지정한 타입과 다른 타입을 사용하면 컴파일 시점에 오류를 발생시켜, 타입 안정성을 보장해준다.

List<E> 자체는 제네릭 인터페이스로 이를 상속한 자식 클래스 모두 제네릭 클래스가 된다. 즉, 객체를 생성할 때 제네릭의 실제 타입을 지정해야 한다. <E>에서 E는 요소의 Element를 뜻하여 여기서 어떤 타입의 데이터를 지정할지 외부에서 지정한다. aList1은 Integer로 지정되었으니 정수만 저장할 수 있는 List가 되었다.

aList1은 부모 타입인 List<E>로 선언했고, aList3은 자식 클래스인 구체적인 구현 클래스 타입으로 선언했다. 이는 자바의 다형성을 활용한 것으로, 컬렉션 객체는 부모 타입(List)으로도 선언할 수 있고, 구체적인 자식 클래스(ArrayList, LinkedList 등)로도 선언할 수 있다.

LinkedList<E>를 제외한 나머지 대표 구현 클래스는 초기 저장 용량을 매개변수로 포함하고 있는 생성자를 만들 수 있다. 이때 저장 용량은 실제 데이터 개수를 나타내는 저장 공간의 크기와는 다른 개념으로, 데이터를 저장하기 위해 미리 할당해 놓은 메모리 크기라고 생각면 된다.

 

 

Q. 제네릭을 쓰지 않은 List는 어떻게 다를까?

A. 타입을 지정하지 않은 List로 Object 타입으로 간주되어 아무 타입이나 넣을 수 있다. 하지만 꺼낼 때 일일이 형변환이 필요하며 컴파일 시 오류를 잡을 수 없다는 단점을 지니고 있다.

List list = new ArrayList();
list.add("Hello");
list.add(123);​

 

 

 

• Arrays.asList( )

: 배열을 리스트로 변환하는 메서드, 내부적으로 배열을 먼저 생성한 후 List<E>로 래핑하기 때문에 저장 공간의 크기를 변경할 수 없다.

List<Integer> aList7  = Arrays.asList(1,2,3,4);
List<String> aList8  = Arrays.asList("안녕","하세요");

Arrays.asList( ) 정적 메서드는 내부 구조가 배열과 동일하여 데이터를 추가(add( ))하거나 삭제(remove( ))가 불가하다. 다만 저장 공간의 크기를 변경하지 않는 데이터의 변경(set( ))은 가능하다. 주로 고정된 개수의 데이터를 저장하거나 활용할 때 주로 사용한다.(예로 요일이 있다.)

 

 

 

 

• List<E>의 주요 메서드

구분	리턴 타입	메서드명	기능
데이터 추가	boolean	add(E element)	매개변수로 입력된 원소를 리스트 마지막에 추가
	void	add(int index, E element)	index 위치에 입력된 원소 추가
	boolean	addAll(Collection<? Extends E> c)	매개변수로 입력된 컬렉션 전체를 마지막에 추가
	boolean	addAll(int index, Collection <? Extends E> c)	index 위치에 입력된 컬렉션 전체를 추가
데이터 변경	E	set(int index, E element)	index 위치의 원솟값을 입력된 원소로 변경
데이터 삭제	E	remove(int index)	index 위치의 원솟값 삭제
	boolean	remove(Object o)	원소 중 매개변수 입력과 동일한 객체 삭제
	void	clear( )	전체 원소 삭제
리스트 데이터 정보추출	E	get(int index)	index 위치의 원솟값을 꺼내 리턴
	int	size( )	리스트 객체 내에 포함된 원소의 개수
	boolean	isEmpty( )	리스트의 원소가 하나도 없는지 여부를 리턴
리스트 배열 변환	Object[ ]	toArray( )	리스트를 Object 배열로 변환
	T[ ]	toArray(T[] t)	입력매개변수로 전달한 타입의 배열로 변환

 

 

 

 

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✔️   ArrayList<E> 구현 클래스_ 632p

 

• ArrayList<E>

: List<E> 인터페이스를 구현한 구현 클래스로 수집한 원소를 인덱스로 관리하여 저장 용량을 동적으로 관리한다.

List<Integer> aList1 = new ArrayList<Integer>();
aList1.add(1);
aList1.add(2);
System.out.println(aList1.toString()); // aList1=[1,2]

aList1.addAll(1,aList1);
System.out.println(aList1.toString()); // aList1=[1,1,2,2]

aList1.set(1,5);
System.out.println(aList1.toString()); // aList1=[1,5,2,2]

aList1.remove(1);
System.out.println(aList1.toString()); // aList1=[1,2,2]

aList1.remove(new Integer(2));
System.out.println(aList1.toString()); // aList1=[1]

aList1.clear();
System.out.println(aList1.toString()); // aList1=[]

add는 값을 추가하고 addAll은 aList1 전체를 1번째에 추가한다는 의미이다. set의 경우 변경을 의미하는데, 인덱스 1번째 값을 5로 바꿨다. remove는 두가지로 나뉜다. remove(int index)로 인덱스 값을 찾아 삭제하는 것과 remove(Object o)로 값을 삭제하는 것. 그래서 aList1.remove(1)은 1번째 인덱스를 삭제했고, aList.remove(new Integer(2))는 숫자 2를 찾아 삭제했다. clear은 모든 원소를 삭제한다는 의미다. 

 

 

Q. remove에서 원소의 값을 삭제하고 싶을 때 new Integer(2)와 같이 쓰는데, 왜 new를 붙이는걸까?

A. 인덱스 값으로 삭제하는 방식과 혼동하지 않기 위해 객체를 생성하도록 한다.  alist.remove(new Integer(2))은 값이 2이 integer 객체를 찾아 삭제하라는 의미로 일련의 과정을 살펴보자. 첫번째로 new Integer(2)을 통해 값이 2인 Integer 객체를 하나 생성한다. 그 다음 remove(Object o)를 호출하면서 이 객체를 인자로 넘긴다. 리스트는 내부적으로 equals() 메서드를 사용해서 리스트 안에 있는 요소들과 이 객체2가 같은지 비교 후 같은 값이 있으면 삭제한다. Java 5부터 오토박싱(박싱과 언박싱을 자동적으로 처리)이 있어서 remove(Integer.valueOf(2))이나 remove((Integer)2)도 가능하기는 하나 new를 사용해서 삭제하는 것이 가장 안전하다.

 

 

List<Integer> aList2 = new ArrayList<Integer>();

System.out.println(aList2.isEmpty); // true

aList2.add(1);
aList2.add(2);
aList2.add(3);
System.out.println(aList2.toString()); // aList2 = [1,2,3]
System.out.println("size: " + aList2.size()); // size: 3
System.out.println("0번째: " + aList2.get(0))); // 0번째: 1

isEmpty( )는 데이터가 하나도 없을 때만 true값을 리턴한다. 주로 데이터의 존재 여부를 확인할 때 사용한다. size( )는 실제 데이터 개수를 리턴하며 추가와 삭제가 이뤄지면 그때마다 값은 변경될 것이다. get(int index)는 특정 위치의 값을 가져올 때 사용한다.

 

 

Q. 정수형을 담는 리스트인데 출력할 때 toString( )을 사용해야하는 이유는 무엇일까?

A. toString( ) 메서드를 사용하지 않아도 자동으로 호출되긴 하는데, 결국 내부적으로 toString을 사용하고 있다. toString을 사용하는 경우를 보면 문자열을 출력할 경우 혹은 객체를 출력하는 경우이다. 리스트에 담겨있는 것이 정수 타입이어도 리스트 자체를 객체로 분류하기 때문에 Object로서 toString( )을 호출한다.

 

 

 

 

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✔️   Vector<E>, LinkedList<E> 구현 클래스_ 639p

 

• Vector<E>

: List<E> 공통적인 특성을 가지며, 동기화 메서드로 구현돼 멀티 쓰레드에 적합하다.

List<Integer> vector1 = new Vector<Integer>();

동기화메서드(synchronized method)로 구현된 Vector<E>는 하나의 공유 객체를 2개의 쓰레드가 동시에 사용할 수 없다. 하나의 쓰레드는 데이터를 읽고 또 하나의 쓰레드가 데이터를 삭제하는 작업을 동시에 수행해 작업이 충돌하는 상황을 방지한다. Vector<E>는 ArrayList<E>와 동일한 기능을 수행하지만, 멀티 쓰레드에서 사용할 수 있도록 기능을 추가했다. 만약 하나의 쓰레드만 사용하는 경우는 Vector<E>말고 ArrayList<E>를 사용하는 것이 더 적합하다.

 

 

 

• LinkedList<E>

: List<E> 공통적인 특성을 가지며, 앞뒤 객체의 정보를 저장하며 객체 생성시 저장 용량을 지정할 수 없다.

List<E> aLinkedList1 = new LinkedList<Integer>();

 

LinkedList<E>는 ArrayList<E>와 같이 동기화하지 않기 떄문에 싱글 쓰레드에 적합하다. ArrayList<E>와 다른 점은 저장 용량을 매개변수로 갖는 생성자가 없어 저장 용량을 지정할 수 없다는 것이다. 그리고 내부적으로 데이터를 저장하는 방식이 다른데, ArrayList<E>는 인덱스의 값으로 저장하지만 LinkedList<E>는 앞뒤 객체의 정보를 저장하여 모든 데이터가 서로 연결된 형태를 이룬다.

0번째에 새로운 원소 하나가 들어섰다. ArrayList<E>는 0번째 이후의 모든 원소들이 뒤로 밀려난다. 하지만 LinkedList<E>는 각 원소의 앞뒤 객체 정보만 가지고 오면 되므로 어딘가에 값이 추가되어도 앞뒤 정보만 수정하면 된다. 이런 것을 살펴보면 값이 추가되면 ArrayList<E>의 속도가 LinkedList<E>보다 느린 것을 알 수 있다. 대신 어떤 값을 찾아야하는 상황이라면, 인덱스 번호로 찾을 수 없으니 처음부터 하나하나 확인해야하는 LinkedList<E>가 훨씬 느릴 것이다.