[Java] 컬렉션 프레임워크의 Collection Interface에 대해

Java Collection Framework

컬렉션 프레임워크란 '데이터 군(객체)을 저장하는 클래스들을 표준화한 설계'를 말합니다.

컬렉션 프레임워크는 다수의 데이터를 다루는 데 필요한 다양하고 풍부한 클래스들을 제공하기 때문에, 일일히 개발자가 LinkedList와 같은 자료구조를 C언어처럼 구현할 필요없이 프레임워크를 가져와서 사용할 수 있습니다.

 

컬렉션 프레임워크에는 오직 객체만 저장할 수 있기 때문에, int, double 과 같은 primitive 타입은 저장할 수 없습니다.

따라서 primitive 타입을 저장하고자 한다면, wrapper 타입으로 변환하여 Integer, Double 객체로 박싱하여 저장해야 합니다. 

 

+ '객체를 담는다'는 의미는 주소값을 담는다는 의미이므로, null 또한 저장이 가능

 

장점

1. 인터페이스와 다형성을 이용한 객체지향적인 설계를 통해 표준화 되어, 사용법을 익히기 편리하고 재사용성이 높은 코드를 작성할 수 있다.
2. 이미 구현된 API를 사용하므로, 새로운 API를 익히고 설계하는 시간이 줄어든다.

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Collection Framework 종류

컬렉션 프레임워크 계층구조

컬렉션 프레임워크에는 크게 보면 Collection과 Map이 있습니다. Collection 인터페이스 상위에는 Iterable 인터페이스가 존재.

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Iterable Interface

public interface Iterable<T> {

    Iterator<T> iterator(); // 컬렉션에서 이터레이터를 구현
     
    default void forEach(Consumer<? super T> action) { // 함수형 프로그래밍 전용 루프 메소드
        Objects.requireNonNull(action);
        for (T t : this) {
            action.accept(t);
        }
    }

    default Spliterator<T> spliterator() { // 파이프라이닝 관련 메소드
        return Spliterators.spliteratorUnknownSize(iterator(), 0);
    }
}

* Collection 인터페이스가 Iterable 인터페이스를 상속받고 있는데, 이는 단지 공통 메소드(* 컬렉션을 순회할 때 사용하는 Iterator 객체를 관리하는)를 뽑아 중복을 제거하기 위해 Iterable 인터페이스를 도입한 것이므로, 상속 계층도에서 별 의미는 없습니다.

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Collection Interface

Collection은 다시 List, Queue, Set으로 나눌 수 있습니다. 마찬가지로 List, Queue, Set에서 사용하는 공통 메소드를 하나로 뽑아 만든 인터페이스라고 생각하시면 됩니다.

 

• List, Queue, Set을 상속하는 실질적 최상위 컬렉션 타입으로, 이 세 가지 인터페이스들은 업캐스팅(다형성)으로 다양한 종류의 컬렉션 자료형을 받아 자료를 삽입,삭제,탐색이 가능합니다. 

 

Collection Interface method

Collection 인터페이스는 List, Set, Queue에서 공통으로 사용하는 메소드를 모아 선언해놓은 인터페이스입니다. 

IDE에서 공식 문서를 확인할 수 있습니다.

public interface Collection<E> extends Iterable<E> {

    int size() // Collection에 저장된 객체의 개수 리턴

    boolean isEmpty(); // Collection이 비어있는지 확인

    boolean contains(Object o);  
    boolean containsAll(Collection<?> c); // 지정된 객체나 Collection의 객체들이 포함되어 있는지 확인

    Object[] toArray(); // Collection에 저장된 객체를 객체 배열(Object[])로 리턴
    <T> T[] toArray(T[] a); // 지정된 배열에 Collection의 객체를 저장해서 리턴
    default <T> T[] toArray(IntFunction<T[]> generator) {
        return toArray(generator.apply(0));
    }

    boolean add(E e); 
    boolean addAll(Collection<? extends E> c); // 지정된 객체나 Collection의 객체들을 추가

    boolean remove(Object o); 
    boolean removeAll(Collection<?> c); // 지정된 객체나 Collection의 객체들을 삭제

    boolean retainAll(Collection<?> c); // 지정된 Collection에 포함된 객체만을 남기고 다른 객체들은 삭제하는데, 이 작업으로 인해 Collection의 변화가 생기면 true, else false return

    void clear(); // 컬렉션 초기화

    boolean equals(Object o); // 동일한 Collection인지 비교

    int hashCode(); // Collection의 hash code 리턴

    Iterator<E> iterator(); // Collection의 Iterator를 얻어서 리턴 (상위 Iterable 인터페이스를 상속)

    @Override
    default Spliterator<E> spliterator() { // 파이프라이닝 관련 메소드로 (상위 Iterable 인터페이스를 상속받아 구현) 
        return Spliterators.spliterator(this, 0);
    }

    default Stream<E> stream() { // JDK 1.8 ver.
        return StreamSupport.stream(spliterator(), false);
    }

    default Stream<E> parallelStream() { // JDK 1.8 ver. 
        return StreamSupport.stream(spliterator(), true);
    }

    default boolean removeIf(Predicate<? super E> filter) { // JDK 1.8 ver. 
        Objects.requireNonNull(filter);
        boolean removed = false;
        final Iterator<E> each = iterator();
        while (each.hasNext()) {
            if (filter.test(each.next())) {
                each.remove();
                removed = true;
            }
        }
        return removed;
    }
    
    

}

위 메소드를 외워서 사용하기보다, 하위 컬렉션에서 공통으로 사용하는 메소드들에 이런 것들이 있구나 정도로 알아두시면 됩니다.

 

코드를 보면 Iterable 인터페이스에서 선언한 Iterator<E> iterator() 메소드를 굳이 Collection 인터페이스에서 동일한 메소드를 한 번 더 선언한 것을 확인할 수 있습니다. 추측컨데, 컬렉션을 반복 가능한 객체로 강조하기 위해 한 번더 명시해준 것이라고 생각됩니다.

+ JDK 1.8부터는 함수형 프로그래밍을 위해 parallelStream, removeIf, stream, forEach 디폴트 메소드 추가됨.

 

다음 포스팅에서 이어 Collection 프레임워크의 List, Queue, Set에 대해 순차적으로 알아보도록 하겠습니다.

 

<참고 자료>

🧱 Java Collections Framework 종류 💯 총정리