Collections

컬렉션은 객체 그룹을 저장하고 조작하기 위한 표준화된 프레임워크를 제공한다.

classDiagram
    class Iterable {
        <<interface>>
    }
    class Collection {
        <<interface>>
    }
    class List {
        <<interface>>
    }
    class Queue {
        <<interface>>
    }
    class Set {
        <<interface>>
    }
    class Deque {
        <<interface>>
    }
    class SortedSet {
        <<interface>>
    }
    class ArrayList
    class LinkedList
    class Vector
    class Stack
    class PriorityQueue
    class ArrayDeque
    class HashSet
    class LinkedHashSet
    class TreeSet

    Iterable <|-- Collection
    Collection <|-- List
    Collection <|-- Queue
    Collection <|-- Set
    List <|.. ArrayList
    List <|.. LinkedList
    List <|.. Vector
    Queue <|-- Deque
    Queue <|.. PriorityQueue
    Deque <|.. ArrayDeque
    Deque <|.. LinkedList
    Set <|.. HashSet
    Set <|-- SortedSet
    SortedSet <|.. TreeSet
    HashSet <|-- LinkedHashSet
    Vector <|-- Stack

Collection Interface

Iterator 인터페이스를 상속한 가장 기본이 되는 인터페이스로 add, remove, contains, isEmpty, size, toArray 등의 메소드를 가지고 있다.

Collections vs Collection

• Collection: List, Set 등 모든 컬렉션 구현체의 조상이 되는 기본 인터페이스
• Collections: Collection 구현체들을 조작하는 유틸리티(utility) 메서드를 static으로 제공하는 클래스

제공 메서드

Collection 하위 Class 특징

Class	Base Class	Base Interface	Duplicate	Order	Sort	Description
ArrayList	AbstractList	List	O	O	X	배열 기반의 리스트
Vector	AbstractList	List	O	O	X	동기화를 지원하는 배열 기반의 리스트
Stack	Vector	List	O	O	X	Vector의 하위 클래스로 LIFO 구조의 스택
LinkedList	AbstractSequentialList	List, Deque	O	O	X	연결 리스트 기반의 리스트
ArrayDeque	AbstractCollection	Deque	O	O	X	배열 기반의 덱
PriorityQueue	AbstractQueue	Queue	O	X	△	우선순위 큐(head만 정렬, 순회 순서 미보장)
HashSet	AbstractSet	Set	X	X	X	해시 테이블 기반의 집합
LinkedHashSet	HashSet	Set	X	O	X	해시 테이블과 연결 리스트 기반의 집합
TreeSet	AbstractSet	SortedSet	X	O	O	이진 검색 트리 기반의 집합

Vector & Stack 사용하지 않는 이유

Vector와 Stack은 자바 초창기 버전부터 존재했던 클래스로, 현재는 하위 호환성을 위해서만 존재하며, 새로운 코드에서는 사용이 권장되지 않는다.

1. synchronized로 인한 성능 저하

Vector와 Stack의 거의 모든 메서드(예: add(), remove())에는 synchronized 키워드가 적용되어 있다.

• 멀티스레드 환경에서 데이터의 일관성을 보장하지만(스레드 안전성), 메서드를 호출할 때마다 락(lock)을 획득하고 해제하는 오버헤드가 발생
• 단일 스레드 환경은 물론, 멀티스레드 환경에서도 ArrayList에 비해 심각한 성능 저하를 유발
• Vector의 동기화는 메서드 단위로만 동작하여, 여러 메서드를 조합하여 사용할 때는 여전히 스레드 안전성을 보장하지 못함

public static void main(String[] args) {
    Vector<Integer> vector = new Vector<>();
    // ...
    if (!vector.isEmpty()) { // (1)
        // ...
        // 이 시점(1)과 (2) 사이에서 다른 스레드가 마지막 요소를 제거(remove) 가능
        // ...
        vector.remove(0); // (2)
    }
}

최근의 자바에서는 synchronized 대신 CAS(Compare-And-Swap) 알고리즘을 사용하는 ConcurrentHashMap와 같은 동시성 컬렉션을 사용하여 동기화 문제를 해결하고 있다.

2. 후입선출 구조 위반

Stack에는 후입선출을 위한 메서드만 존재하지만, Vector는 List 인터페이스를 구현하고 있어 get, add, remove 등의 메서드를 사용할 수 있다.

public static void main(String[] args) {
    Stack<Integer> stack = new Stack<>();
    stack.push(1);
    stack.push(2);
    stack.push(3);

    stack.add(1, 4); // Stack의 후입선출 구조를 위반
    stack.remove(1); // Stack의 후입선출 구조를 위반
}

이는 Stack의 후입선출 구조를 위반하여 원하는 위치에 자유롭게 접근할 수 있게 만들어, Stack의 본래 목적에 맞지 않다.

참고자료

• java T point
• Oracle Docs