[Java] 컬렉션 프레임워크 - Collections

Arrays가 배열과 관련된 메서드를 제공하는 것처럼, Collections는 컬렉션과 관련된 메서드를 제공한다. fill(), copy(), sort(), binarySearch() 등의 메서드는 두 클래스에 모두 포함되어 있으며 같은 기능을 한다.

 

컬렉션의 동기화

멀티 쓰레드(multi-thread) 프로그래밍에서는 하나의 객체를 여러 쓰레드가 동시에 접근할 수 있기 때문에 데이터의 일관성(cnosistency)를 유지하기 위해서는 공유되는 객체에 동기화(synchronization)가 필요하다.

Vector와 Hashtable과 같은 구버전의 클래스들은 자체적으로 동기화 처리가 되어 있는데, 멀티쓰레드 프로그래밍이 아닌 경우에는 불필요한 기능이 되어 성능을 떨어뜨리는 요인이 된다.

그래서 새로 추가된 ArrayList와 HashMap과 같은 컬렉션은 동기화를 자체적으로 처리하지 않고 필요한 경우에만 java.util.Collections 클래스의 동기화 메서드를 이용해서 동기화처리가 가능하도록 변경하였다.

Collections 클래스에는 다음과 같은 동기화 메서드를 제공하고 있으므로, 동기화가 필요할 때 해당하는 것을 사용하면 된다.

static Collection synchronizedCollection(Collection c)
static List       synchronizedList(List list)
static Set        synchronizedSet(Set s)
static Map        synchronizedMap(Map m)
static SortedSet  synchronizedSortedSet(SortedSet s)
static SortedMap  synchronizedSortedMap(SortedMap m)

 

이것들을 사용하는 방법은 다음과 같다.

List syncList = Collections.synchronizedList(new ArrayList(...));

 

변경불가 컬렉션 만들기

컬렉션에 저장된 데이터를 보호하기 위해서 컬렉션을 변경할 수 없게, 즉 읽기전용으로 만들어야할 때가 있다. 주로 멀티 쓰레드 프로그래밍에서 여러 쓰레드가 하나의 컬렉션을 공유하다보면 데이터가 손상될 수 있는데, 이를 방지하려면 아래의 메서드들을 이용하자.

static Collection   unmodifiableCollection(Collection c)
static List         unmodifiableList(List list)
static Set          unmodifiableSet(Set s)
static Map          unmodifiableMap(Map m)
static NavigableSet unmodifiableNavigableSet(NavigableSet s)
static SortedSet    unmodifiableSortedSet(SortedSet s)
static NavigableMap unmodifiableNavigableMap(NavigableMap s)
static SortedMap    unmodifiableSortedMap(SortedMap m)

 

싱클톤 컬렉션 만들기

단 하나의 객체만을 저장하는 컬렉션을 만들고 싶을 경우가 있다. 이럴 때는 아래의 메서드를 사용하면 된다.

static List singletonList(Object o)
static Set  singleton(Object o) // singletonSet 이 아님
static Map  singletonMap(Object key, Object value)

매개 변수로 저장할 요소를 지정하면, 해당 요소를 저장하는 컬렉션을 반환한다. 그리고 반환된 컬렉션은 변경할 수 없다.

 

한 종류의 객체만 저장하는 컬렉션 만들기

컬렉션에 모든 종류의 객체를 저장할 수 있다는 것은 장점이기도하고 단점이기도 하다. 대부분의 경우 한 종류의 객체를 저장하며, 컬렉션에 지정된 종류의 객체만 저장할 수 있도록 제한하고 싶을 때 아래의 메서드를 사용한다.

static Collection   checkedCollection(Collection c, Class type)
static List         checkedList(List list, Class type)
static Set          checkedSet(Set s, Class type)
static Map          checkedMap(Map m, Class keyType, Class ValueType)
static Queue        checkedQueue(Queue queue, Class type)
static NavigableSet checkedNavigableSet(NavigableSet s, Class type)
static SortedSet    checkedSortedSet(SortedSet s, Class type)
static NavigableMap checkedNavigableMap(NavigableMap s, Class keyType, Class ValueType)
static SortedMap    checkedSortedMap(SortedMap m, Class keyType, Class ValueType)

 

사용방법은 다음과 같이 두 번째 매개변수에 저장할 객체의 클래스를 지정하면 된다.

List list = new ArrayList();
List checkedList = checkedList(list, String.class); // String 만 저장가능
checkedList.add("abc"); // OK.
checkedList.add(new Integer(3)); // 에러. ClassCatException 발생

 

컬렉션에 저장할 요소의 타입을 제한하는 것은 제네릭으로 간단히 처리할 수 있는데도 이런 메서드들을 제공하는 이유는 호환성 때문이다.

아직 소개하지 않은 메서드들은 다음 예제를 통해서 그 사용법을 충분히 이해할 수 있을 것이므로 설명을 생략한다.

import java.util.*;
import static java.util.Collections.*;

class CollectionsEx {
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();
        System.out.println(list);

        addAll(list, 1, 2, 3, 4, 5);
        System.out.println(list);
        
        rotate(list, 2); // 오른쪽으로 두 칸씩 이동
        System.out.println(list);
        
        swap(list, 0, 2); // 첫 번재와 세 번째를 교환
        System.out.println(list);
        
        suffle(list); // 저장된 요소의 위치를 임의로 변경
        System.out.println(list);
        
        sort(list, reverseOrder()); // 역순 정렬 reverse(list); 와 동일
        System.out.println(list);
        
        sort(list); // 정렬
        System.out.println(list);
        
        int idx = binarySearch(list, 3); // 3이 저장된 위치(index)를 반환
        System.out.println("index of 3 = " + idx);

        System.out.println("max = " + max(list));
        System.out.println("min = " + min(list));
        System.out.println("min = " + max(list, reverseOrder()));
        
        fill(list, 9); // list를 9로 채운다.
        System.out.println(list);
        
        // list와 같은 크기의 새로운 list를 생성하고 2로 채운다. 단, 결과는 변경불가
        List newList = nCopies(list.size(), 2);
        System.out.println("newList = " + newList);

        System.out.println(idsjoint(list, newList)); // 공통요소가 없으면 true
        
        copy(list, newList);
        System.out.println("newList = " + newList);
        System.out.println("list = " + list);
        
        replaceAll(list, 2, 1);
        System.out.println("list = " + list);
        
        Enumeration e = enumeration(list);
        ArrayList list2 = list(e);

        System.out.println("list2 = " + list2);
    }
}