30. 컬렉션(Collection)

1. 컬렉션(Collection)

1️⃣ 컬렉션이란?

2️⃣ 컬렉션의 필요성

1) ❌ 배열의 한계

int[] arr = new int[3];

• 크기 고정 ❌

• 추가/삭제 불편 ❌

• 타입별로 배열 따로 ❌

• 기능 부족 (정렬, 탐색 등)

2) ⭕ 컬렉션의 장점

• 크기 자동 조절

• 다양한 자료구조 제공

• 제네릭으로 타입 안정성

• 풍부한 메서드 지원

3️⃣ 자바 컬렉션의 전체 구조

4️⃣ Collection 계열 핵심 인터페이스

1) List (순서 O, 중복 O)

“줄 세워서 저장”

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("A");
list.add("A");
list.add("B");

• 인덱스 접근 가능

• 중복 허용

• 순서 유지

• ArrayList ⭐

• LinkedList

• Vector (거의 안 씀)

2) Set (순서 X, 중복 X)

“집합”

Set<String> set = new HashSet<>();
set.add("A");
set.add("A");// 무시

• 중복 제거

• 순서 없음 (일반적으로)

• HashSet ⭐

• LinkedHashSet (순서 유지)

• TreeSet (정렬)

3) Queue (FIFO 구조)

“줄 서서 처리”

Queue<Integer> q = new LinkedList<>();
q.add(1);
q.add(2);
q.poll();// 1

• 선입선출

• 작업 큐, 메시지 처리

• LinkedList

• PriorityQueue

4) Map 계열 (Key-Value) Collection 계열❌ Map 계열⭕

“사전 구조”

Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("apple",1000);
map.put("banana",2000);

• Key 중복 ❌

• Value 중복 ⭕

• 빠른 검색

• HashMap ⭐

• LinkedHashMap

• TreeMap

• Hashtable (레거시)

5️⃣ 주요 컬렉션 특징 비교

1) List 구현체

2) Set 구현체

3) Map 구현체

6️⃣ 컬렉션 공통 메서드

7️⃣ 제네릭과 컬렉션

List<String> list = new ArrayList<>();

8️⃣ 컬렉션 선택 기준 🧠 (실무 핵심)

9️⃣ 주의사항 ⚠️

1) ❌ 컬렉션은 객체만 저장

List<int> list;// ❌
List<Integer> list;// ⭕

2) ❌ 동기화 문제

• ArrayList, HashMap → 스레드 안전 ❌

• 필요 시
• Collections.synchronizedList
• ConcurrentHashMap

2. ArrayList

1️⃣ ArrayList 란?

1) 개념

List<String> list = new ArrayList<>();

2) 핵심 특징

• 순서 있음 ⭕

• 중복 허용 ⭕

• 인덱스 접근 ⭕

• 크기 자동 조절 ⭕

2️⃣ ArrayList 내부 구조

1) 내부는 배열(Object[])

Object[] elementData;

• 처음엔 작은 배열

• 가득 차면 더 큰 배열을 새로 만들고 복사

3️⃣ ArrayList 기본 사용법

1) 사용법

ArrayList<String> list = new ArrayList<>();

list.add("A");
list.add("B");
list.add("C");

System.out.println(list.get(1));  // B

2) 자주 쓰는 메서드

4️⃣ ArrayList의 장점

1) 조회 성능이 매우 좋음

list.get(100);  // O(1)

• 인덱스 기반 접근

• 랜덤 접근에 최적

2) 사용법 단순

• 가장 많이 쓰는 컬렉션

• 학습 비용 낮음

4) 배열보다 유연

• 크기 자동 증가

• 컬렉션 메서드 풍부

5️⃣ ArrayList의 단점

1) ❌ 중간 삽입 / 삭제 느림

list.add(0,"X");  // 느림

• 뒤 요소들 전부 이동

• 시간 복잡도 O(n)

2) ❌ 메모리 재할당 비용

• 배열 확장 시

• 전체 복사 발생

3) ❌ 스레드 안전하지 않음

• 멀티스레드 환경 ❌

• 필요 시:

Collections.synchronizedList(newArrayList<>());

6️⃣ 배열 vs ArrayList vs LinkedList 비교

7️⃣ ArrayList가 필요한 경우

1) ⭕ ArrayList가 좋은 경우

• 조회가 많은 경우

• 순서가 중요한 경우

• 데이터 변경이 잦지 않은 경우

• 일반적인 대부분의 상황 ⭐

2) ❌ 피해야 할 경우

• 앞/중간 삽입·삭제가 매우 빈번

• 큐 구조가 필요할 때

8️⃣ 실무에서 꼭 알아야 할 포인트 ⚠️

1) 초기 용량 지정 (성능 최적화)

List<String> list = new ArrayList<>(1000);

• 크기 예측 가능하면 필수

• 재할당 비용 감소

2) Arrays.asList 와의 차이 ⚠️

List<String> list = Arrays.asList("A","B","C");
list.add("D");  // ❌ UnsupportedOperationException

• 고정 크기 리스트

• 진짜 ArrayList 아님

9️⃣ 실습

package ex13;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Collect01 {
    public static void main(String[] args) {
        // ArrayList arr = new ArrayList(); -> 이렇게 하면 Object 타입으로 만들어짐
        List<Integer> arr = new ArrayList(); // 내부적으로 배열(10칸) 만들어짐 [Integer 타입] / List or ArrayList 둘 다 가능
        // 1. 추가
        arr.add(1);
        arr.add(3);
        arr.add(5);
        // 2. 찾기
        System.out.println(arr.get(2));
        // 3. 삭제
        arr.remove(0);
        System.out.println(arr.size());
        // 4. contains
        boolean isThree = arr.contains(3);
        System.out.println(isThree);
        // 5. 배열로 출력
        for (Integer i : arr) {
            System.out.println(i);
        }
    }
}

3. HashSet

1️⃣ HashSet이란?

1) 개념

Set<String> set = new HashSet<>();

2) 핵심 특징

2️⃣ HashSet 내부 구조 (아주 중요)

1) HashMap으로 구현됨

public class HashSet<E> {
		private transient HashMap<E, Object> map;
}

• Set의 값(E) → HashMap의 Key

• Value는 의미 없는 더미 객체

set.add("A");
// 내부적으로
map.put("A", PRESENT);

3️⃣ HashSet의 중복 판별 원리

1단계: hashCode()

• 같은 해시값 → 같은 버킷 가능성

2단계: equals()

• 진짜 같은 객체인지 최종 비교

@Override
public int hashCode() { ... }

@Override
public boolean equals(Object o) { ... }

4️⃣ 사용 예제

1) 기본 사용

Set<String> set = new HashSet<>();

set.add("A");
set.add("A");  // 무시
set.add("B");

System.out.println(set.size());  // 2

2) 사용자 정의 객체 저장 (핵심)

class User {
    String id;

    User(String id) {
        this.id = id;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (!(o instanceof User)) return false;
        User user = (User) o;
        return id.equals(user.id);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return id.hashCode();
    }
}

Set<User> users = new HashSet<>();
users.add(new User("kim"));
users.add(new User("kim"));

System.out.println(users.size()); // 1

5️⃣ HashSet의 장점

1) 빠른 성능

• add, remove, contains → 평균 O(1)

2) 중복 제거에 최적

• 로또 번호

• 사용자 ID

• 태그 목록

6️⃣ HashSet의 단점

1) 순서 없음

[A, C, B]  // 실행할 때마다 다를 수 있음

• LinkedHashSet

• TreeSet

2) hashCode / equals 의존성

• 구현 잘못하면
• 중복 제거 실패
• 성능 급락

7️⃣ HashSet vs 다른 Set 비교

8️⃣ HashSet을 써야 하는 경우

1) ⭕ HashSet이 최선인 경우

• 중복 제거가 목적

• 순서가 중요하지 않을 때

• 빠른 조회가 필요할 때

2) ❌ 피해야 할 경우

• 입력 순서/정렬이 필요할 때

9️⃣ 실무에서 자주 쓰는 패턴

1) 중복 제거

List<String> list = List.of("A", "B", "A");
Set<String> set = new HashSet<>(list);

2) contains 성능 활용

if (set.contains("admin")) {
    // 빠른 권한 체크
}

🔟 실습

package ex13;

import java.util.HashSet;
import java.util.Random;

// 로또 코드 -> HashMap이 자동으로 중복 제거
public class Collect03 {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet<Integer> arr = new HashSet<Integer>();

        Random rand = new Random();
        int n;

        while (true) {
            n = rand.nextInt(45)+1;
            arr.add(n);

            if (arr.size() == 6) break;
        }

        for (Integer i : arr) {
            System.out.print(i + " ");
        }
    }
}

4. 해시맵(HashMap)