016 | Java - Generics, Collection Framework

💙 오늘의 공부 - 1. 제네릭

🤍 Generics

• 클래스, 인터페이스, 메서드를 정의할 때 클래스, 인터페이스의 타입이 매개변수가 되도록 할 때 사용
• 클래스나 메서드의 특정 데이터 타입을 추후에 지정할 수 있게 해주는 것

제네릭 타입

• 매개변수화된 제네릭 클래스나 인터페이스

Type Parameter Naming Conventions

• 타입 매개변수 이름 ⇒ 임의의 문자로 지정 가능
• 한 글자의 대문자로 이루어져 있는데, 변수와 일반 클래스, 인터페이스 등과 이름을 구별하기 위함

Type Parameter	Full name	Meaning
E	Element	요소
K	Key	키
N	Number	번호
T	Type	유형
V	Value	값

제네릭 장점

• 컴파일 시 타입 체크 ⇒ 타입 안정성 향상
• 타입체크와 형변환을 생략 가능 ⇒ 코드 간결 ⇒ 관리 용이
• 비슷한 기능 지원 시 코드 재사용성 향상

📍Wrapper class (java.lang)

• 기본 타입 데이터를 객체로 포장해주는(Wrapper) 클래스

📍Boxing / Unboxing

• 값을 참조하기 위해 새로운 인스턴스를 생성하고, 생성된 인스턴스 값만 참조 가능

🤍 Generic Class

• 제네릭이 사용된 클래스

제네릭 클래스 선언

• T타입은 아직 타입이 정해져있지 않으므로 직접 지정해주면 됨

class MusicalInsts<T> { // 타입 매개변수 <T> 선언
	// class body에서 
	private T guitar; // 임의 타입으로 T 사용
}

제네릭 클래스 인스턴스화

Box<Integer> box = new Box<Integer>();

제네릭 클래스 정의 시 주의할 점

• 클래스 변수에는 타입 매개변수 사용 불가

class MusicalInsts<T> {
	private T guiter; // O 
	static  T piano;  // X 
}

1. 클래스 변수는 모든 인스턴스가 공유하기 때문에, 클래스 변수에 타입 매개변수 사용이 가능하다면 클래스 변수의 타입이 인스턴스별로 달라질 것임
2. MusicalInsts<String>으로 만든 인스턴스와 MusicalInsts<Integer>로 만든 인스턴스가 공유하는 클래스 변수의 타입이 서로 달라지게 됨 → 클래스 변수를 통해 같은 변수를 공유하는 게 아니게 됨
3. 따라서 static이 붙은 변수/메서드에는 타입 매개변수 사용 불가

제네릭 클래스 사용

• 제네릭 클래스는 멤버를 구성하는 코드에 특정한 타입이 지정되지 않았으므로, 제네릭 클래스를 인스턴스화할 때에는 의도하고자 하는 타입을 지정해주어야 함
• 단, 타입 매개변수에 치환될 타입으로 기본 타입을 지정할 수 없음
  int, double과 같은 원시 타입을 지정해야 하는 경우에는 Integer, Double과 같은 래퍼 클래스를 활용

Basket<String>  basket1 = new Basket<String>("Hello");
Basket<Integer> basket2 = new Basket<Integer>(10);
Basket<Double>  basket3 = new Basket<Double>(3.14);

• new Basket<…> 부분에 구체적인 타입 생략 가능 ⇒ 참조변수 타입에서 유추 가능

🤍 Restrictions on Generics

• 제네릭 타입에 ‘extends’를 사용 ⇒ 특정 타입의 자손들만 대입할 수 있게 제한 가능
• 조상타입의 참조변수로 자손타입의 객체를 가리킬 수 있는 것처럼, 매개변수화된 타입의 자손 타입도 가능
• 인터페이스를 구현할 때도 ‘extends’ 사용 → ‘implements’ 아님
• 클래스의 자손 & 인터페이스도 구현 ⇒ ‘&’ 기호로 연결

class Example<T extends classname & interfacename> { ... }

🤍 Generic Method

• 클래스 내부의 특정 메서드만 제네릭으로 선언한 것
• 메서드 선언부에 적은 제네릭으로 리턴 타입, 파라미터의 타입이 정해지는 메서드

public class MuslcalInsts<T> {
	static T guitar;
}

💙 오늘의 공부 - 2. 컬렉션 프레임워크

🤍 Collections Framework

• Collection: 여러 객체(데이터)를 모아놓은 것
• Framework: 표준화된 프로그래밍 방식
• Collection Framework
  • 데이터를 저장하는 클래스들을 표준화한 설계
  • 프로그램 구현에 필요한 자료구조를 구현해놓은 JDK 라이브러리
  • 모든 자바 컬렉션은 java.util 패키지에 구현
  • 개발에 소요되는 시간을 절약하면서 최적화된 알고리즘 사용 가능

컬렉션 프레임워크의 구조

🤍 List

• 객체를 일렬로 늘어놓은 구조
• 중복 값 허용 o, 저장순서 유지 o
• 인덱스로 객체 관리 → 객체 저장 시 자동 인덱스 부여 → 인덱스로 객체 조작(추가, 삭제, 검색) 가능

ArrayList

• 기존 Vector를 개선한 것으로, Vector보다 ArrayList를 사용
• Object 배열을 이용 ⇒ 데이터의 저장순서 유지, 중복 허용

LinkedList

• 배열의 단점을 보완하기 위해 고안된 자료구조
• 데이터의 효율적인 조작(추가, 삭제, 변경) 가능
• 불연속적으로 존재하는 데이터를 서로 연결한 형태로 구성
• 데이터의
  • 추가: 추가하려는 위치의 이전 요소의 참조를 새로운 요소에 대한 참조로 변경해주고, 새로운 요소가 그 다음 요소를 참조하도록 변경
  • 삭제: 삭제하려는 요소의 이전 요소가 삭제하고자 하는 요소의 다음 요소를 참조하도록 변경

ArrayList 🆚 LinkedList

성능 비교	ArrayList	LinkedList
순차적으로 데이터를 추가/삭제	👍🏻
비순차적으로 데이터를 추가/삭제		👍🏻
접근 시간	👍🏻
기반	배열기반	연결기반

🤍 Iterator

• 컬렉션에 저장된 요소들을 순차적으로 읽어옴
  • 순회 기능: Iterator 인터페이스에 정의
  • Collection 인터페이스에 정의된 iterator()를 호출하면 Iterator 타입의 인스턴스가 반환됨
    ⇒ Collection 인터페이스를 상속받는 List와 Set 인터페이스를 구현한 클래스들은 iterator() 메서드 사용 가능

Iterator 인터페이스에 정의된 메서드

• hasNext(): 읽어올 객체가 있으면 true, 없으면 false 반환
• next(): 하나의 객체를 읽어옴
  • next() 호출 전 hasNext()로 읽어올 요소가 있는지 먼저 확인해야함
• remove(): next()로 읽어온 객체 삭제
  • 순서: next() 호출 → remove() 호출

🤍 Set

• 저장 순서가 유지되지 않으면서 중복을 허용하지 않는 컬렉션 클래스를 구현하는데 사용

HashSet

• Set 인터페이스를 구현한 대표적인 컬렉션 클래스
• 중복 값 허용 x, 저장순서 유지 x

TreeSet

• 이진탐색트리(Binary search Tree)로 구현된 컬렉션 클래스
• 하나의 부모 노드가 최대 두 개의 자식 노드와 연결 가능
• 범위 검색과 정렬에 특화된 자료구조

class Node {
	Object element;  // 객체의 주소값을 저장하는 참조변수
	Node left;       // 왼쪽 노드의 주소값을 저장하는 참조변수
	Node right;      // 오른쪽 노드의 주소값을 저장하는 참조변수
}

🤍 Map

• 저장순서가 유지되지 않으면서 키(key)와 값(value)을 하나의 쌍으로 묶어 저장하는 컬렉션 클래스를 구현하는데 사용
  • 키는 중복될 수 없지만, 값은 중복을 허용

Hashtable

• HashMap의 이전 버전으로, 가능하면 Hashtable보다 HashMap을 사용

HashMap

• Map 인터페이스를 구현한 대표적인 컬렉션 클래스
• HashMap의 키(key)와 값(value)
  • 해싱(hashing)기법으로 데이터를 저장 ⇒ 데이터가 많아도 검색이 빠름
  • 데이터를 키와 값 쌍으로 저장
    • 키: 컬렉션 내 키 중 유일
    • 값: 데이터 중복 허용
• Map은 키와 값을 쌍으로 저장하기 때문에 iterator() 직접 호출 불가
  ⇒ entrySet() / keySet() 메서드를 이용해 Set 형태로 반환된 컬렉션에 iterator()를 호출하여 반복자를 만든 후
      반복자를 통해 순회

✅ Ref.

https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/generics/index.html

Lesson: Generics (Updated) (The Java™ Tutorials > Learning the Java Language)

https://docs.oracle.com/en/java/javase/11/docs/api/java.base/java/util/package-summary.html

java.util (Java SE 11 & JDK 11 )

💜 오늘의 생각 조각모음

• 오늘은 오늘 배운거 집어넣느라 생각 없을 무