[Java] 컬렉션 프레임웍 (6) - HashMap, Collections클래스

HashMap

HashMap은 Map인터페이스를 구현한 클래스이다.

Map인터페이스를 구현했기에 순서는 없고, 중복은 키는 허용하지 않지만 값은 허용한다. → 키 X, 값 O

데이터를 키와 값의 쌍으로 저장을 하는 것이 특징이다.

Hashtable은 옛날 버전이고, HashMap은 신버전이다.

두 차이점은 Hashtable은 동기화가 되어있고, HashMap은 동기화가 되어있지 않은 것이 차이이다.

TreeMap은 TreeSet과 같은 특징을 가지고 있다. TreeSet에 대해서는 다음 더보기를 확인하면 된다.

[Java] 컬렉션 프레임웍 (5) - HashSet, TreeSet

TreeMap은 TreeSet과 마찬가지로 범위 검색과 정렬에 유리한 컬렉션 클래스이다.

물론 HashMap보다 데이터 추가, 삭제에 시간이 더 오래 걸린다. (비교 저장)

만약 순서를 유지해야 하는 HashMap을 사용한다면 LinkedHashMap클래스를 사용하면 된다.

이렇게 Map인터페이스 중 구현한 대표적인 컬렉션 클래스는 HashMap이라고 할 수 있다.

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HashMap의 키(key)와 값(value)

HashMap은 해싱(hashing) 기법으로 데이터를 저장한다. 그렇기에 데이터가 많아도 검색이 빠르다.

클래스 이름에 Hash가 들어간 클래스는 모두 해싱(hashing) 기법을 통해 데이터를 저장한다는 뜻이다.

그렇다면 해싱(hashing) 기법은 무엇일까?

해싱에 대한 예시를 먼저 들어서 설명을 하면 다음과 같다.

어떤 병원의 간호사가 환자에 대한 정보가 담긴 서류들을 정리하려고 할 때,

만약 연도별로 서랍에 정리를 했다고 가정하면,

만약 다른 간호사가 환자정보를 찾아달라고 주민번호를 말하면,

간호사는 곧바로 70년대 서류를 분리해놓은 서랍에서 서류를 찾을 수 있다.

해시 함수(hash function)가 하는 일은 위 상황과 동일하다고 볼 수 있다.

 해시함수에 어떤 키(key)를 넣게 되면 해당 데이터가 저장되어있는 index를 반환한다.

해시함수(hash function)로 해시 테이블(hash table)에 데이터를 저장, 검색하는 기법이다.

위 예시를 프로그래밍 시각으로 바라보면 위 이미지와 같다.

위 이미지에서 해시 코드는 배열의 index와 같은 의미이다.

즉, 찾고자 하는 데이터가 있는 링크드 리스트를 가지고 있는 배열의 index를 반환하는 것이다.

여기서 해시 테이블은 배열과 링크드 리스트가 조합된 형태이다.

해시테이블

 위 해시 테이블의 이미지를 보면 배열이 제일 처음 있고 각 배열의 인덱스들은 다른 값들과 연결되어있다.

그렇기에 배열과 링크드 리스트가 조합된 형태라고 하는 것이다.

배열의 접근성이 좋다는 장점과, 링크드 리스트의 변경에 유리하다는 장점을 섞은 것이다.

해시 테이블에 저장된 데이터를 가져오는 과정

ⓐ 키로 해시함수를 호출해서 해시 코드를 얻는다.

ⓑ 해시 코드(해시함수의 반환 값)에 대응하는 링크드 리스트를 배열에서 찾는다.

ⓒ 링크드 리스트에서 키와 일치하는 데이터를 찾는다.
 
※ 해시함수는 같은 키에 대해 항상 같은 해시 코드를 반환해야 한다.
※ 서로 다른 키일지라도 같은 값의 해시코드를 반환할 수도 있다.

이렇게 해싱 기법을 통해 저장된 데이터는 키와 값으로 분류가 된다.

 

여기서 키는 중복을 허용하지 않고, 값은 중복을 허용한다.

여기서 많이 헷갈리는 부분이 있는데, 위 코드와 같이 3개의 키와 값을 HashMap에 추가(put)를 하면,

키(key)	값(value)
myId	1234
asdf	1234

이렇게 asdf는 값이 1111이 아닌, 1234로 저장이 된다.

즉, 똑같은 키와 다른 값으로 저장을 하면 새로운 값으로 변경이 된다는 뜻이다.

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HashMap의 주요 메서드

생성자 / 메서드	설명
HashMap()	HashMap객체를 생성
HashMap(int initialCapacity)	지정된 값을 초기용량으로 하는 HashMap객체를 생성
HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)	지정된 초기용량과 load factor의 HashMap객체를 생성
HashMap(Map m)	지정된 Map의 모든 요소를 포함하는 HashMap을 생성
void clear()	HashMap에 저장된 모든 객체를 제거
Object clone()	현재 HashMap을 복제해서 반환
boolean containsKey(Object key)	HashMap에 지정된 키가 포함되어있는지 확인.
boolean containsValue(Object value)	HashMap에 지정된 값이 포함되어있는지 확인
Set entrySet()	HashMap에 저장된 키와 값을 엔트리(키와 값의 결합)의 형태로 Set에 저장해서 반환
Object get(Object key)	지정된 키의 값(객체)을 반환. 못찾으면 null 반환
Object getOrDefault(Object key, Object defaultValue)	지정된 키의 값(객체)을 반환. 못찾으면 기본값(defaultValue) 으로 지정된 객체를 반환
boolean isEmpty()	HashMap이 비어있는지 확인
Set keySet()	HashMap에 저장된 모든 키가 저장된 Set을 반환
Object put(Object key, Object value)	지정된 키와 값을 HashMap에 저장
void putAll(Map m)	Map에 저장된 모든 요소를 HashMap에 저장
Object remove(Object key)	HashMap에서 지정된 키로 저장된 값(객체)을 제거
Object replace(Object key, Object value)	지정된 키의 값을 지정된 객체(value)로 대체
boolean replace(Object key,Object oldValue,Object newValue)	지정된 키와 객체(oldValue)가 모두 일치하는 경우에만 새로운 객체(newValue)로 대체
int size()	HashMap에 저장된 요소의 개수를 반환
Collection values()	HashMap에 저장된 모든 값을 컬렉션의 형태로 반환

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Collections

Collections는 컬렉션을 위한 메서드(static)를 제공한다.

 

1. 컬렉션 채우기, 복사, 정렬, 검색 - fill(), copy(), sort(), binarySearch() 등

 

2. 컬렉션의 동기화 - synchronizedXXX()

배열 기반 컬렉션에는 Vector와 Arraylist가 있다.

둘의 차이점으로는 Vector는 동기화가 되어있고, ArrayList는 동기화가 되어있지 않다.

하지만 ArrayList로 동기화를 사용하려면 synchronized를 사용하면 된다.

이렇게 ArrayList 같은 경우는 선택적으로 동기화 여부를 정할 수 있지만, Vector는 항사 동기화가 되어있다.

사용법은 위 코드와 같이 사용하면 된다.

Collections.synchronizedList()에 동기화되어있지 않은 ArrayList()를 넣게 되면 동기화된 syncList가 생긴다.

그렇게 동기화된 syncList는 Vector와 같은 List라고 볼 수 있다.

 

3. 변경 불가(readOnly) 컬렉션 만들기 - unmodifiableXXX()

unmodifiable을 통해서 만들어진 컬렉션은 수정이 불가능한 읽기 전용 컬렉션으로 만들어준다.

컬렉션이 변경되지 않게 보호할 때, 읽기 전용으로 사용할 때 사용하는 메서드이다.

 

4. 싱글톤 컬렉션 만들기 - singletonXXX()

싱글톤 컬렉션은 객체를 한 개만 저장하는 컬렉션을 만들 때 사용된다.

 

5. 한 종류의 객체만 저장하는 컬렉션 만들기 - checkedXXX()

checked는 한 가지 타입의 객체만 저장할 때 사용된다.

위 코드와 같이 ArrayList를 만들고 checkedList를 통해 list와 타입을 정해준다.

그럼 정해진 타입의 객체는 추가가 가능하지만, 그 외의 타입을 넣으면 에러가 발생한다.

사실 checked는 지네릭스가 나온 이후로는 잘 사용하지 않는다.

그렇기에 어떤 역할을 하는지 정도만 알아두도록 하자.

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컬렉션 클래스 정리