Java 자바 리스트 (List) 정리

List란 무엇인가?

List는 자바 컬렉션 프레임워크의 핵심 인터페이스 중 하나로, 순서가 있는 데이터를 다루는 데 매우 유용한 자료구조입니다. List 인터페이스는 요소의 중복을 허용하며, 인덱스를 기반으로 요소에 접근할 수 있는 특징을 가지고 있습니다. ArrayList와 LinkedList는 List 인터페이스를 구현한 대표적인 클래스들이며, 각각의 장단점을 바탕으로 다양한 상황에 맞는 유연한 데이터 처리를 제공합니다. 이 글에서는 List 인터페이스와 그 주요 구현 클래스들에 대해 자세히 설명하고, 어떻게 각 상황에 맞게 효율적으로 활용할 수 있는지 알려드리겠습니다.

List는 자바의 java.util 패키지에 포함된 인터페이스로, 순서를 유지하면서 중복된 요소를 허용하는 자료구조입니다. List 인터페이스는 인덱스를 사용하여 요소를 관리하고, 이를 통해 빠르게 접근하거나 수정할 수 있도록 설계되어 있습니다. 이러한 구조 덕분에 List는 배열과 유사한 기능을 제공하면서도 배열의 크기 한계를 극복하여 더 유연하게 사용할 수 있습니다.

주요 특징

• 순서 유지: 요소들이 삽입된 순서가 유지됩니다.
• 중복 허용: 동일한 값의 요소를 여러 번 추가할 수 있습니다.
• 인덱스를 통한 접근: 배열과 유사하게 인덱스를 사용하여 요소에 접근하고 수정할 수 있습니다.

List의 주요 구현 클래스

자바에서 List 인터페이스를 구현한 주요 클래스들은 ArrayList, LinkedList, 그리고 Vector 등이 있습니다. 각 클래스는 내부 구조와 특성이 다르기 때문에 상황에 맞는 적절한 선택이 중요합니다.

ArrayList

ArrayList는 동적 배열을 기반으로 구현된 List입니다. 이 클래스는 요소를 추가할 때 내부 배열의 크기가 부족하면 자동으로 배열 크기를 늘리기 때문에 크기 제한 없이 데이터를 추가할 수 있습니다.

• 빠른 요소 접근: 인덱스를 이용한 요소 접근 속도가 매우 빠르며, 시간 복잡도는 O(1)입니다.
• 느린 삽입/삭제: 중간에 요소를 삽입하거나 제거할 경우, 요소들의 이동이 필요하므로 최악의 경우 시간 복잡도는 O(n)입니다.
• 적합한 상황: 요소의 읽기 작업이 빈번한 경우 ArrayList가 적합합니다.

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Apple");
list.add("Banana");
list.add("Cherry");

LinkedList

LinkedList는 이중 연결 리스트를 기반으로 구현된 List입니다. 각 요소는 노드로 구성되며, 이전 및 다음 요소에 대한 참조를 유지합니다.

• 빠른 삽입/삭제: 리스트의 중간이나 양 끝에서 요소를 추가하거나 제거하는 작업이 매우 빠릅니다. 시간 복잡도는 O(1)입니다.
• 느린 요소 접근: 특정 인덱스의 요소에 접근하기 위해 순차적으로 탐색해야 하므로, 시간 복잡도는 O(n)입니다.
• 적합한 상황: 삽입/삭제 작업이 빈번한 경우 LinkedList가 적합합니다.

List<String> list = new LinkedList<>();
list.add("Apple");
list.add("Banana");
list.add("Cherry");

Vector

Vector는 ArrayList와 유사하지만, 스레드 안전하게 동작하도록 설계되었습니다. Vector의 모든 메서드는 동기화되어 있어 멀티스레드 환경에서 안전하게 사용할 수 있습니다. 하지만 이로 인해 성능이 저하될 수 있습니다.

• 동기화된 메서드: 모든 메서드가 동기화되어 있어 멀티스레드 환경에서 안전합니다.
• 성능 문제: 동기화로 인해 단일 스레드 환경에서는 불필요한 오버헤드가 발생할 수 있습니다.
• 적합한 상황: 멀티스레드 환경에서 데이터의 일관성을 유지해야 하는 경우에 적합합니다.

List<String> list = new Vector<>();
list.add("Apple");
list.add("Banana");
list.add("Cherry");

List 인터페이스의 주요 메서드

List 인터페이스는 요소를 관리하기 위한 다양한 메서드를 제공합니다. 다음은 자주 사용되는 주요 메서드들입니다.

요소 추가 (add() 메서드)

요소를 리스트의 끝에 추가합니다.

list.add("Orange");  // 리스트의 끝에 "Orange" 추가

특정 위치에 요소 추가 (add(index, element) 메서드)

특정 인덱스에 요소를 추가합니다. 기존 요소들은 한 칸씩 뒤로 이동합니다.

list.add(1, "Grapes");  // 인덱스 1에 "Grapes" 추가

요소 접근 (get() 메서드)

특정 인덱스의 요소를 가져옵니다.

String fruit = list.get(2);  // 인덱스 2의 요소 가져오기

요소 수정 (set() 메서드)

특정 인덱스의 요소를 수정합니다.

list.set(2, "Peach");  // 인덱스 2의 요소를 "Peach"로 변경

요소 제거 (remove() 메서드)

특정 인덱스의 요소 또는 특정 값을 가진 첫 번째 요소를 제거합니다.

list.remove(1);  // 인덱스 1의 요소 제거
list.remove("Apple");  // "Apple"이라는 값을 가진 첫 번째 요소 제거

리스트 크기 확인 (size() 메서드)

리스트에 포함된 요소의 수를 반환합니다.

int size = list.size();  // 리스트 크기 반환

리스트 비우기 (clear() 메서드)

리스트의 모든 요소를 제거합니다.

list.clear();  // 모든 요소 제거

List의 장단점

장점

• 유연성: 배열처럼 크기가 고정되지 않고, 필요에 따라 요소를 동적으로 추가 및 제거할 수 있습니다.
• 다양한 구현체: 상황에 맞는 다양한 구현체(ArrayList, LinkedList 등)를 선택할 수 있어 다양한 요구사항에 대응할 수 있습니다.

단점

• 성능 이슈: 특정 구현체에 따라 성능 이슈가 발생할 수 있습니다. 예를 들어, LinkedList는 요소 접근 속도가 느리고, ArrayList는 중간 삽입/삭제가 비효율적입니다.
• 메모리 오버헤드: 연결 리스트 기반의 LinkedList는 노드마다 추가적인 메모리를 사용하기 때문에 배열 기반의 ArrayList보다 메모리 오버헤드가 큽니다.

ArrayList vs LinkedList vs Vector 언제 무엇을 선택할까?

• ArrayList: 읽기 작업이 많고, 데이터의 삽입/삭제가 적은 경우에 사용하기 좋습니다.
• LinkedList: 삽입/삭제 작업이 빈번하고, 리스트의 크기가 자주 변경되는 경우에 적합합니다.
• Vector: 멀티스레드 환경에서 안전한 리스트가 필요할 때 사용합니다. 하지만 단일 스레드 환경에서는 ArrayList를 사용하는 것이 성능 면에서 유리합니다.

List 사용 예제

다음은 List를 사용하여 학생들의 이름을 관리하는 간단한 예제입니다.

import java.util.List;
import java.util.ArrayList;

public class StudentList {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> students = new ArrayList<>();
        students.add("Minsu");
        students.add("Jihyun");
        students.add("Soyeon");

        // 학생 목록 출력
        for (String student : students) {
            System.out.println(student);
        }

        // 학생 추가 및 제거
        students.add(1, "Hyejin");
        students.remove("Jihyun");

        // 업데이트된 학생 목록 출력
        System.out.println("\n업데이트된 학생 목록:");
        for (String student : students) {
            System.out.println(student);
        }
    }
}

위 코드에서 List는 학생들의 이름을 동적으로 관리하는 데 사용되며, ArrayList를 구현체로 선택하여 요소를 추가하고 제거하는 작업이 간단하게 이루어집니다.

결론

List는 자바 컬렉션 프레임워크에서 순서가 있는 데이터를 관리할 때 매우 유용한 인터페이스입니다. ArrayList, LinkedList, Vector와 같은 다양한 구현 클래스를 통해 각기 다른 상황에서 효율적으로 데이터를 관리할 수 있습니다. 데이터의 읽기, 삽입, 삭제 패턴에 따라 적절한 구현체를 선택하는 것이 중요하며, 이를 통해 프로그램의 성능을 극대화할 수 있습니다.

이 글을 통해 List 인터페이스와 주요 구현 클래스들의 차이점과 사용 방법을 이해하고, 다양한 상황에서 List를 효과적으로 활용할 수 있기를 바랍니다.