Java List

1. Java list

요소를 순차적으로 저장하고 중복을 허용하는 데이터 집합입니다. java.util 패키지 내부에 있고, Collection 인터페이스의 하위 인터페이스입니다.

 

2. List 종류

2.1 ArrayList

ArrayList는 배열을 기반으로 만들어진 자료구조입니다. 배열은 크기가 고정이지만, ArrayList는 동적으로 늘릴 수 있습니다.

검색을 할 경우 인덱스로 조회하기 때문에 속도가 빠릅니다.
데이터 추가, 삭제를 할 경우 이후의 데이터를 복사 후 재정렬하기 때문에 빈번한 추가, 삭제에는 부적합합니다.

 

Capacity

내부적으로 저장이 가능한 메모리 용량(Capacity)이 있으며 현재 사용 중인 공간의 크기(Size)가 있습니다.
인스턴스의 capacity 값 이상을 저장하려고 할 때 더 큰 공간의 메모리를 새롭게 할당합니다.

ArrayList 코드를 보면서 어떻게 구성되었고 동작하는지 확인해보겠습니다.

    ...

    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access

    public ArrayList(int initialCapacity) {
        if (initialCapacity > 0) {
            this.elementData = new Object[initialCapacity];
        } else if (initialCapacity == 0) {
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        }
    }

    ...

기본 가용량(DEFAULT_CAPACITY)은 10으로 설정되어 있습니다. ArrayList 가 생성될 때 가용량이 설정된다는 것을 확인할 수 있습니다. 설정한 가용량만큼의 길이를 가지는 객체를 생성 후 ArrayList 인스턴스의 elementData 에 할당합니다.

 

    ...
    public void add(int index, E element) {
        rangeCheckForAdd(index);
        modCount++;
        final int s;
        Object[] elementData;
        if ((s = size) == (elementData = this.elementData).length)
            elementData = grow();
        System.arraycopy(elementData, index,
                         elementData, index + 1,
                         s - index);
        elementData[index] = element;
        size = s + 1;
    }

    public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        Object[] a = c.toArray();
        modCount++;
        int numNew = a.length;
        if (numNew == 0)
            return false;
        Object[] elementData;
        final int s;
        if (numNew > (elementData = this.elementData).length - (s = size))
            elementData = grow(s + numNew);
        System.arraycopy(a, 0, elementData, s, numNew);
        size = s + numNew;
        return true;
    }
    ...

요소를 추가하는 add(), addAll() 메서드입니다.

add() 메서드를 호출할 경우 리스트의 길이와 가용량이 같다면 grow() 메서드 호출합니다.

addAll() 메서드를 호출할 경우 추가하려는 리스트의 길이가 (가용량 - Size) 보다 크다면 grow() 메서드 호출합니다.

ex) 리스트의 길이: 8 / 가용량: 10 / 추가하려는 리스트 길이: 3
3 > 10 - 8 이므로 grow() 메서드를 호출합니다.

 

    ...
    private Object[] grow(int minCapacity) {
        int oldCapacity = elementData.length;
        if (oldCapacity > 0 || elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            int newCapacity = ArraysSupport.newLength(oldCapacity,
                    minCapacity - oldCapacity, /* minimum growth */
                    oldCapacity >> 1           /* preferred growth */);
            return elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
        } else {
            return elementData = new Object[Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity)];
        }
    }
    ...

List의 크기를 늘릴 때 호출하는 grow() 메서드입니다.

Arrays.copyOf() 메서드를 사용하여 기존의 요소를 복사하고 ArraysSupport.newLength() 메서드를 통해 반환된 크기만큼 List의 크기를 증가시킵니다.

 

예제

		List<String> list = new ArrayList<>();

		list.add("ballad");
		list.add("pop");
		list.add("k-pop");
		list.add("ballad");

		System.out.println("list = " + list);

		// Set
		list.add(4, "classic");
		list.set(4, "rap");

		System.out.println("Set list = " + list);

		// Remove
		list.remove(0);
		list.remove("k-pop");

		System.out.println("Removed list = " + list);

		// Iterator
		System.out.println();
		System.out.println("---------Iterator---------");

		Iterator<String> iterator = list.iterator();
		while (iterator.hasNext()) {
			System.out.println("next = " + iterator.next());
		}

		ListIterator<String> listIterator = list.listIterator(list.size());
		while (listIterator.hasPrevious()) {
			System.out.println("previous = " + listIterator.previous());
		}

Output

list = [ballad, pop, k-pop, ballad]
Set list = [ballad, pop, k-pop, ballad, rap]
Removed list = [pop, ballad, rap]

---------Iterator---------
next = pop
next = ballad
next = rap
previous = rap
previous = ballad
previous = pop

데이터를 순회할 때 for-each 문을 사용할 수도 있고, Iterator, ListIterator를 사용할 수도 있습니다. hasPrevious(), hasNext() 메서드를 사용하여 요소가 존재하면 이전, 다음 요소를 가져옵니다.

 

2.2 LinkedList

양방향 포인터 구조로 되어 있고, 데이터와 포인터를 가진 노드들이 선처럼 연결되어 저장되는 자료구조입니다.
LinkedList는 DoublyLinkedList 로 구현되어 있어 각 노드들은 prev, next 값을 내부적으로 가지고 있고 양방향으로 참조가 가능합니다.

 

LinkedList 내부의 Node 클래스

    private static class Node<E> {
        E item;
        Node<E> next;
        Node<E> prev;

        Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
            this.item = element;
            this.next = next;
            this.prev = prev;
        }
    }

• Prev - 목록에서 이전 요소의 주소를 저장합니다.
• Next - 목록에서 다음 요소의 주소를 저장합니다.
• Data - 실제 데이터를 저장합니다.

 

검색을 할 경우 참조 순환으로 조회를 하기 때문에 속도가 오래 걸립니다.
데이터 추가, 삭제를 할 경우 참조하는 포인터 값만 바꾸면 되기 때문에 속도가 빠릅니다.

 

예제

		LinkedList<String> list = new LinkedList<>();

		list.add("ballad");
		list.add("pop");
		list.add("k-pop");
		list.add("ballad");

		System.out.println("list = " + list);

		// Set
		list.add(4, "classic");
		list.set(4, "rap");

		System.out.println("Set list = " + list);

		// Remove
		list.remove(0);
		list.remove("k-pop");

		System.out.println("Removed list = " + list);

		// Iterator
		System.out.println();
		System.out.println("---------Iterator---------");

		Iterator<String> iterator = list.iterator();
		while (iterator.hasNext()) {
			System.out.println("next = " + iterator.next());
		}

		ListIterator<String> listIterator = list.listIterator(list.size());
		while (listIterator.hasPrevious()) {
			System.out.println("previous = " + listIterator.previous());
		}

		// peek, poll
		System.out.println();
		System.out.println("---------peek and poll---------");

		String peek = list.peek();
		System.out.println("peek = " + peek);
		System.out.println("list = " + list);

		String poll = list.poll();
		System.out.println("poll = " + poll);
		System.out.println("list = " + list);

Output

list = [ballad, pop, k-pop, ballad]
Set list = [ballad, pop, k-pop, ballad, rap]
Removed list = [pop, ballad, rap]

---------Iterator---------
next = pop
next = ballad
next = rap
previous = rap
previous = ballad
previous = pop

---------peek and poll---------
peek = pop
list = [pop, ballad, rap]
poll = pop
list = [ballad, rap]

 

📚 참고자료

[Java] 자바 ArrayList 사용 방법

Java LinkedList