자바와 자료구조 / Generic, T extends, 컬렉션 프레임워크

6. 제네릭(Generic) 프로그래밍

제네릭 자료형 정의

클래스에서 사용하는 변수의 자료형이 여러개일 수 있고, 그 기능(메서드)은 클래스의 자료형을 특정하지 않고
추후 해당 클래스를 사용할 때 지정할 수 있도록 선언
실제 사용되는 자료형의 변환은 컴파일러에 의해 검증되므로 안정적인 프로그래밍 방식
컬렉션 프레임워크에서 많이 사용되고 있다.

제네릭 타입을 사용하지 않는 경우의 예

재료가 Powder인 경우

public class ThreeDPrinter1 {

	private Powder material;

	public Powder getMaterial() {
		return material;
	}

	public void setMaterial(Powder material) {
		this.material = material;
	}
	
}

재료가 Plastic인 경우

public class ThreeDPrinter2 {

	private Plastic material;

	public Plastic getMaterial() {
		return material;
	}

	public void setMaterial(Plastic material) {
		this.material = material;
	}

}

여러 타입을 대체하기위해 Object를 사용할 수 있음

public class ThreeDPrinter3 {

	private Object material;

	public Object getMaterial() {
		return material;
	}

	public void setMaterial(Object material) {
		this.material = material;
	}

}

Object를 사용하는 경우엔 형 변환을 해주어야 한다.

제네릭 클래스 정의

GenericPrinter.java

public class GenericPrinter<T> {

	private T material; // T 자료형으로 선언한 변수

	public T getMaterial() {
		return material;
	}

	public void setMaterial(T material) { // T 자료형을 반환하는 제네릭 메서드
		this.material = material;
	}
	
	public String toString() {
		return material.toString();
	}
	
}

자료형 매개변수 T ( type parameter ) : 이 클래스를 사용하는 시점에 실제 사용할 자료형을 지정,
static 변수는 사용할 수 없다
GenericPrinter : 제네릭 자료형
E : element, K : key, V : value 등 여러 알파벳을 의미에 따라 사용 가능

Powder.java

public class Powder {
	
	public String toString() {
		return "재료는 Powder 입니다";
	}
	
}

Plastic.java

public class Plastic {
	
	public String toString() {
		return "재료는 Plastic 입니다";
	}

}

GenericPrinterTest.java

public class GenericPrinterTest {

	public static void main(String[] args) {

		Powder powder = new Powder();
		GenericPrinter<Powder> powderPrinter = new GenericPrinter<>();
		powderPrinter.setMaterial(powder);
		
		Powder p = powderPrinter.getMaterial();
		System.out.println(p.toString());
		
		Plastic plastic = new Plastic();
		GenericPrinter<Plastic> plasticPrinter = new GenericPrinter<>();
		plasticPrinter.setMaterial(plastic);
		
		Plastic pl = plasticPrinter.getMaterial();
		System.out.println(pl.toString());
		
		System.out.println(powderPrinter.toString());
		System.out.println(plasticPrinter.toString());
		
	}

}

다이아몬드 연산자 <>

<> 를 다이아몬드 연산자라고 한다
ArrayList list = new ArrayList<>(); // 다이아몬드 연산자 내부에서 자료형은 생략이 가능함
제네릭에서 자료형 추론 ( 자바10 부터 )
ArrayList list = new ArrayList() >> var list = new ArrayList();

7. T extends 클래스

상위 클래스의 필요성

T자료형의 범위를 제한할 수 있음
상위 클래스에서 선언하거나 정의하는 메서드를 활용할 수 있음
상속을 받지 않는 경우는 T는 Object클래스가 기본으로 제공하는 메서드만 사용가능

T extends를 사용한 프로그래밍

GenericPrinter에 material 변수의 자료형을 상속받아 구현
T에 무작위 클래스가 들어갈 수 없게 Material 클래스를 상속받은 클래스로 한정

Material.java

Powder.java, Plastic.java

GenericPinter.java

GenericPinterTest.java

8. Generic 메서드 활용

제네릭 메서드란?

자료형 매개변수를 메서드의 매개변수나 반환 값으로 가지는 메서드는 자료형 매개변수가 하나 이상인 경우도 있음
제네릭 클래스가 아니더라도 내부에 제네릭 메서드는 구현하여 사용할 수 있음
public < 자료형 매개변수 > 반환형 메서드 이름 ( 자료형 매개변수 ) {}

제네릭 메서드의 활용 예

두 점 ( top, bottom )을 기준으로 사각형을 만들 때 사각형의 너비를 구하는 메서드를 만들어 보자
두 점은 정수인 경우도 있고, 실수인 경우도 있으므로 제네릭 타입을 사용하여 구현한다.

Point.java

public class Point<T,V> {

	T x;
	V y;
	
	Point(T x, V y) {
		this.x = x;
		this.y = y;
	}
	
	public T getX() {
		return x;
	}
	
	public V getY() {
		return y;
	}
	
}

GenericMethod.java

public class GenericMethod {

	public static <T, V> double makeRectangle(Point<T, V> p1, Point<T, V> p2 ) {
		
		double left = ((Number)p1.getX()).doubleValue();
		double right = ((Number)p2.getX()).doubleValue();
		double top = ((Number)p1.getY()).doubleValue();
		double bottom = ((Number)p2.getY()).doubleValue();
		
		double width = right - left;
		double height = bottom - top;
	
		return width * height;
		
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		
		Point<Integer, Double> p1 = new Point<Integer, Double>(0, 0.0);
		Point<Integer, Double> p2 = new Point<>(10, 10.0);
		
		double size = GenericMethod.<Integer, Double>makeRectangle(p1, p2);
		System.out.println(size);
	}

}

9. 컬렉션 프레임 워크

컬렉션 프레임 워크란 ?

프로그램 구현에 필요한 자료구조를 구현해 놓은 JDK 라이브러리
java.util 패키지에 구현돼 있음
개발에 소요되는 시간을 절약하면서 최적화 된 알고리즘을 사용할 수 있음
여러 구현 클래스와 인터페이스의 활용에 대한 이해가 필요함

Collection 인터페이스

하나의 객체를 관리하기위한 메서드가 선언된 인터페이스의 하위에 Set과 List인터페이스가 있다.

List 인터페이스

객체를 순서에 따라 저장하고 관리하는데 필요한 메서드가 선언된 인터페이스
자료구조 리스트 (배열, 연결리스트)의 구현을 위한 인터페이스
중복을 허용함
ArrayList, Vector, LinkedList, Stack, Queue등

Set 인터페이스

순서와 관계없이 중복을 허용하지 않고, 유일한 값을 관리하는데 필요한 메서드가 선언됨
아이디, 주민번호, 사번 등을 관리하는데 유용
저장된 순서와 출력되는 순서는 다를 수 있음
HashSet, TreeSet 등

Map 인터페이스

쌍( pair )으로 이루어진 객체를 관리하는데 사용하는 메서드들이 선언된 인터페이스
객체는 key-value의 쌍으로 이루어짐
key는 중복을 허용하지 않음
HashTable, HashMap, Properties, TreeMap등이 Map인터페이스를 구현함

10. List 인터페이스

멤버십 관리하기

Member 클래스를 만들고, 아이디와 이름을 멤버 변수로 선언
Member 클래스로 생성된 인스턴스들을 관리하는 클래스를 컬렉션 프레임워크 클래스들을 활용하여 구현한다.

ArrayList 활용하기

멤버를 순차적으로 관리

Member.java

public class Member {
	
	private int memberId;
	private String memberName;
	
	public Member(int memberId, String memberName) {
		this.memberId = memberId;
		this.memberName = memberName;
	}

	public int getMemberId() {
		return memberId;
	}

	public void setMemberId(int memberId) {
		this.memberId = memberId;
	}

	public String getMemberName() {
		return memberName;
	}

	public void setMemberName(String memberName) {
		this.memberName = memberName;
	}
	
	@Override
	public String toString() {
		return memberName + " 회원님의 아이디는 " + memberId + " 입니다";
	}
	
}

MemberArrayList.java

import java.util.ArrayList;

public class MemberArrayList {

	private ArrayList<Member> arrayList;
	
	public MemberArrayList() {
		arrayList = new ArrayList<>();
	}	
	
	public MemberArrayList(int size) {
		arrayList = new ArrayList<>(size);
	}
	
	public void addMember(Member member) {
		arrayList.add(member);
	}
	
	public boolean removeMember(int memberId) {
		
		for(int i=0; i<arrayList.size(); i++) {
			Member member = arrayList.get(i);
			
			int tempId = member.getMemberId();
			if(tempId == memberId) {
				arrayList.remove(i);
				return true;
			}
		}
		System.out.println(memberId + "가 존재하지 않습니다.");
		return false;
	}
	
	public void showAllMember() {
		for( Member member : arrayList ) {
			System.out.println(member);
		}
		System.out.println();
	}
}

MemberArrayListTest.java

public class MemberArrayListTest {

	public static void main(String[] args) {

		MemberArrayList memberArrayList = new MemberArrayList();
		
		Member memberLee = new Member(1001, "이순신");
		Member memberKim = new Member(1002, "김유신");
		Member memberKang = new Member(1003, "강감찬");
		Member memberHong = new Member(1004, "홍길동");
		
		memberArrayList.addMember(memberLee);
		memberArrayList.addMember(memberKim);
		memberArrayList.addMember(memberKang);
		memberArrayList.addMember(memberHong);
		
		memberArrayList.showAllMember();
		memberArrayList.removeMember(memberKim.getMemberId());
		memberArrayList.showAllMember();
		
	}

}
public class MemberArrayListTest {

	public static void main(String[] args) {

		MemberArrayList memberArrayList = new MemberArrayList();
		
		Member memberLee = new Member(1001, "이순신");
		Member memberKim = new Member(1002, "김유신");
		Member memberKang = new Member(1003, "강감찬");
		Member memberHong = new Member(1004, "홍길동");
		
		memberArrayList.addMember(memberLee);
		memberArrayList.addMember(memberKim);
		memberArrayList.addMember(memberKang);
		memberArrayList.addMember(memberHong);
		
		memberArrayList.showAllMember();
		memberArrayList.removeMember(memberKim.getMemberId());
		memberArrayList.showAllMember();
		
	}

}

11. Collection 요소를 순회하는 Iterator

요소의 순회란?

컬렉션 프레임워크에 저장된 요소들을 하나씩 차례로 참조하는 것
순서가 있는 List인터페이스의 경우는 Iterator를 사용하지 않고 get(i)메서드를 활용할 수 있음
Set 인터페이시의 경우 get(i)메서드가 제공되지 않으므로 Iterator를 활용하여 객체를 순회함

Iterator 사용하기

boolean hasNext() : 이후에 요소가 더 있는지를 체크하는 메서드, 요소가 있다면 true를 반환
E next() : 다음에 있는 요소를 반환

MemberArrayList.java와 removeMember() 메서드를 Iterator를 활용하여 구현

for 문을 사용한것과 같은 동작을 한다

12. 중복되지 않게 자료를 관리하는 Set 인터페이스를 구현한 클래스 활용

HashSet 클래스

Set 인터페이스를 구현한 클래스와 멤버 중복 여부를 체크하기 위해 인스턴스의 동일성을 확인해야 함
동일성 구현을 위해 필요에 따라 equals()와 hashCode() 메서드를 재정의 함

Member.java

아이디가 동일한 경우 같은 멤버이므로 중복되지 않도록 Member 클래스의 equals()와 hashCode()메서드를 재정의

MemberHashSet.java

import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;

public class MemberHashSet {

	private HashSet<Member> hashSet;
	
	public MemberHashSet() {
		hashSet = new HashSet<>();
	}	
	
	public MemberHashSet(int size) {
		hashSet = new HashSet<>(size);
	}
	
	public void addMember(Member member) {
		hashSet.add(member);
	}
	
	public boolean removeMember(int memberId) {

		Iterator<Member> ir = hashSet.iterator();
		
		while(ir.hasNext()) {
			Member member = ir.next();
			
			int tempId = member.getMemberId();
			if(tempId == memberId) {
				hashSet.remove(member);
				return true;
			}
		}
		System.out.println(memberId + "가 존재하지 않습니다.");
		return false;
	}
	
	public void showAllMember() {
		for( Member member : hashSet ) {
			System.out.println(member);
		}
		System.out.println();
	}
	
	
}

MemberHashSetTest.java

public class MemberHashSetTest {

	public static void main(String[] args) {

		MemberHashSet memberHashSet = new MemberHashSet();
		
		Member memberLee = new Member(1001, "이순신");
		Member memberKim = new Member(1002, "김유신");
		Member memberKang = new Member(1003, "강감찬");
				
		memberHashSet.addMember(memberLee);
		memberHashSet.addMember(memberKim);
		memberHashSet.addMember(memberKang);
		
		memberHashSet.showAllMember();
		
		Member memberHong = new Member(1003, "홍길동"); // Id값이 같은값 추가
		memberHashSet.addMember(memberHong);
		memberHashSet.showAllMember();
		
	}

}

HashSet을 사용하기 전에는 같은 ID 값인 1003 홍길동이 출력되지만

HashSet추가 후에는 중복값이므로 출력되지 않는다. ( 집합 개념 )

13. 정렬을 위해 Comparable과 Comparator 인터페이스 구현

TreeSet 클래스 활용

객체의 정렬에 사용하는 클래스
Set 인터페이스를 구현하여 중복을 허용하지 않고, 오름차순이나 내림차순으로 객체를 정렬할 수 있음
내부적으로 이진검색트리(binary search tree)로 구현됨
이진검색트리에 저장하기 위해 각 객체를 비교해야 함
비교 대상이 되는 객체에 Comparable이나 Comparator 인터페이스를 구현해야 TreeSet에 추가 될 수 있음
String, Integer등 JDK의 많은 클래스들이 이미 Comparable을 구현했음

Member.java

public class Member implements Comparable<Member>{

	......

	@Override
	public int compareTo(Member member) {
		
		//return (this.memberId - member.memberId);   //오름차순
		return (this.memberId - member.memberId) *  (-1);   //내림 차순
	}
}

class MyCompare implements Comparator<String>{

	@Override
	public int compare(String s1, String s2) {
		return (s1.compareTo(s2)) *-1 ;
	}
}

public class ComparatorTest {
	
	public static void main(String[] args) {
		
		Set<String> set = new TreeSet<String>(new MyCompare());
		set.add("aaa");
		set.add("ccc");
		set.add("bbb");
				
		System.out.println(set);
	}
}

Comparator의 활용 : 이미 Comparable이 구현된 경우 Comparator로 비교하는 방식을 다시 구현할 수 있음

14. 쌍 ( pair )으로 자료를 관리하는 Map 인터페이스를 구현한 클래스와 활용

HashMap 클래스 활용

Map 인터페이스를 구현한 클래스와 가장 많이 사용되는 Map 인터페이스 기반 클래스
key - value 를 쌍으로 관리하는 메서드 구현
검색을 위한 자료구조
key를 이용하여 값을 지정하고 key를 이용하여 값을 꺼내오는 방식 - hash 알고리즘으로 구현
key가 되는 객체는 중복될 수 없고 객체의 유일성 비교를 위한 equals()와 hashCode() 메서드를 구현해야 함

Member.java

public class Member {
	
	private int memberId;
	private String memberName;
	
	public Member(int memberId, String memberName) {
		this.memberId = memberId;
		this.memberName = memberName;
	}

	public int getMemberId() {
		return memberId;
	}

	public void setMemberId(int memberId) {
		this.memberId = memberId;
	}

	public String getMemberName() {
		return memberName;
	}

	public void setMemberName(String memberName) {
		this.memberName = memberName;
	}
	
	@Override
	public int hashCode() {
		return memberId;
	}

	@Override
	public boolean equals(Object obj) {
		if ( obj instanceof Member ) {
			Member member = (Member)obj;
			if( this.memberId == member.memberId ) {
				return true;
			} else return false;
		} return false;
	}

	@Override
	public String toString() {
		return memberName + " 회원님의 아이디는 " + memberId + " 입니다";
	}
	
}

MemberHashMap.java

import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;

public class MemberHashMap {

	private HashMap<Integer, Member> hashMap;
	
	public MemberHashMap() {
		hashMap = new HashMap<>();
		
	}
	
	public void addMember(Member member) {
		hashMap.put(member.getMemberId(), member);
	}
	
	public boolean removeMember(int memberId) {
		if ( hashMap.containsKey(memberId)) {
			hashMap.remove(memberId);
		} 
		System.out.println("no element");
		return false;
	}

	public void showAllMember() {
		Iterator<Integer> ir = hashMap.keySet().iterator();
		while(ir.hasNext()) {
			int key = ir.next();
			Member member = hashMap.get(key);
			System.out.println(member);
		}
	}
}

MemberHashMapTest.java

import java.util.HashMap;

public class MemberHashMapTest {

	public static void main(String[] args) {

		MemberHashMap memberHashMap= new MemberHashMap();
		
		Member memberHong = new Member(1004, "홍길동");
		Member memberLee = new Member(1001, "이순신");
		Member memberKim = new Member(1002, "김유신");
		Member memberKang = new Member(1003, "강감찬");
				
		memberHashMap.addMember(memberHong);
		memberHashMap.addMember(memberLee);
		memberHashMap.addMember(memberKim);
		memberHashMap.addMember(memberKang);
				
		memberHashMap.showAllMember();
		
		HashMap<Integer, String> hashMap = new HashMap<Integer, String>();
		hashMap.put(1001, "Kim");
		hashMap.put(1002, "Lee");
		hashMap.put(1003, "Park");
		hashMap.put(1004, "Hong");
		
		System.out.println(hashMap.toString());
	}

}

TreeMap 클래스

Map 인터페이스를 구현한 클래스이고, key에 대한 정렬을 구현할 수 있음
key가 되는 클래스에 Comparable이나 Comparator 인터페이스를 구현함으로써 key-value쌍의 자료를
key값 기준으로 정렬하여 관리가 가능

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자바와 자료구조 / Generic, T extends, 컬렉션 프레임워크

6. 제네릭(Generic) 프로그래밍

제네릭 자료형 정의

제네릭 타입을 사용하지 않는 경우의 예

다이아몬드 연산자 <>

7. T extends 클래스

상위 클래스의 필요성

T extends를 사용한 프로그래밍

8. Generic 메서드 활용

제네릭 메서드란?

제네릭 메서드의 활용 예

9. 컬렉션 프레임 워크

컬렉션 프레임 워크란 ?

Collection 인터페이스

List 인터페이스

Set 인터페이스

Map 인터페이스

10. List 인터페이스

멤버십 관리하기

ArrayList 활용하기

11. Collection 요소를 순회하는 Iterator

요소의 순회란?

Iterator 사용하기

12. 중복되지 않게 자료를 관리하는 Set 인터페이스를 구현한 클래스 활용

HashSet 클래스

13. 정렬을 위해 Comparable과 Comparator 인터페이스 구현

TreeSet 클래스 활용

14. 쌍 ( pair )으로 자료를 관리하는 Map 인터페이스를 구현한 클래스와 활용

HashMap 클래스 활용

TreeMap 클래스

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