[모던 자바 인 액션] 컬렉션 API 개선

컬렉션 팩토리

자바에서 적은 요소를 포함하는 리스트를 어떻게 만들까?

List<String> friends = new ArrayList<>();
friends.add("짱구");
friends.add("맹구");
friends.add("철수");

세 문자열을 처리하는 데도 귀찮다.

 

다음과 같이 줄일 수 있다.

List<String> friends = Arrays.asList("짱구", "맹구", "철수");
friends.add("훈이");	// 에러 발생

고정 크기의 리스트를 만들었으므로, 요소를 갱신할 수는 있지만, 새 요소를 추가하거나 삭제할 수는 없다. 

 

UnsupportedOperationException 예외 발생

내부적으로 고정된 크기의 배열로부터 구현되었기 때문에 이와 같은 일이 일어난다.

 

집합의 경우를 알아보자. 집합에서는 Arrays.asSet()이 없으므로, 다른 방법을 이용한다. 

Set<String> friends = new HashSet<>(Arrays.asList("짱구", "맹구", "철수"));

Set<String> friends = Stream.of("짱구", "맹구", "철수").collect(Collectors.toSet());

두 방법 모두 자연스럽지 못하며, 내부적으로 불필요한 객체 할당을 필요로 한다.

 

리스트 팩토리

List.of 팩토리 메소드를 이용해서 간단하게 리스트를 만들 수 있다.

List<String> friends = List.of("짱구", "맹구", "철수");
System.out.println(friends);	// [짱구, 맹구, 철수]

 

하지만, 이 경우에도 요소를 추가하면 에러가 발생한다. 이 경우에도 변경할 수 없는 리스트가 만들어졌기 때문이다. set() 메소드를 이용하여 아이템을 바꾸려고 해도 같은 예외가 발생한다. 변경할 수 없다는 것이 나쁜 것만은 아니다. 의도치 않게 변하는 것을 막을 수 있기 때문이다.

 

하지만, 요소가 바뀌는 것을 막을 방법은 없다.

Person person = new Person();
person.setName("짱구");

List<Person> people = List.of(person);
for (Person person1 : people) {
    System.out.println(person1.getName());
}

person.setName("철수");
for (Person person1 : people) {
    System.out.println(person1.getName());
}

 

리스트를 바꿔야 하는 상황이라면 직접 리스트를 만들면 된다.

 

데이터 처리 형식을 설정하거나 데이터를 변환할 필요가 없다면 사용하기 간편한 팩토리 메소드를 사용하는 것을 권장한다.

 

집합 팩토리

List.of와 비슷한 방법으로 추가 삭제가 불가능한 집합을 만들 수 있다.

Set<String> friends = Set.of("짱구", "맹구", "철수");
System.out.println(friends);

 

맵 팩토리

맵을 만들기 위해서는 키와 값이 있어야 한다. 첫 번째 방법은 Map.of 팩토리 메소드에 키와 값을 번갈아 제공하는 방법으로 맵을 만들 수 있다.

Map<String, Integer> ageOfFamily = Map.of("짱구", 5, "형만", 30, "미선", 27);
System.out.println(ageOfFamily);

 

두 번째 방법은 엔트리가 많아지는 경우에 유용하다. Map.ofEntries를 사용하여 맵을 생성할 수 있다.

Map<String, Integer> ageOfFaimily = Map.ofEntries(Map.entry("짱구", 5),
        Map.entry("형만", 30),
        Map.entry("미선", 27));

 

리스트와 집합 처리

• removeIf : 프레디케이트를 만족하는 요소를 제거한다. List나 Set을 인터페이스로 가지는 클래스에서 이용할 수 있다.
• replaceAll : 리스트에서 이용할 수 있는 기능으로, UnaryOperator 함수를 이용하여 요소를 바꾼다.
• sort : List 인터페이스에서 제공하는 기능으로, 리스트를 정렬한다.

위 메소드들은 호출한 컬렉션 자체를 바꾼다. 스트림은 새로운 결과를 만들지만, 위 메소드들은 기존 컬렉션을 바꾼다. 컬렉션을 바꾸는 동작은 에러를 유발하는데, 왜 추가된 것일까?

 

removeIf 메소드

앞에서 보았던 List.of로 만들어진 경우를 제외했을 때, 다음과 같은 상황에서 ConcurrentModificationException 에러가 발생한다.

List<Person> people = new ArrayList<>();
people.add(new Person("신짱구"));
people.add(new Person("김철수"));
people.add(new Person("맹구"));

for (Person person : people) {
    if ("신".equals(person.getName().substring(0, 1))){
        people.remove(person);
    }
}

 

for-each 루프를 내부적으로 들여다보면 다음과 같다.

for (Iterator<Person> iterator = people.iterator(); iterator.hasNext();){
    Person person = iterator.next();
    if ("신".equals(person.getName().substring(0, 1))){
        people.remove(person);
    }
}

반복자 객체와 컬렉션 객체가 같은 컬렉션을 관리하고 있는데, 이 둘의 상태가 동기화되지 않아서 오류가 발생한다. 이를 removeIf를 사용하여 해결할 수 있다.

 

people.removeIf(person -> "신".equals(person.getName().substring(0, 1)));
for (Person person : people) {
    System.out.println(person.getName());
}

// 김철수
// 맹구

 

replaceAll 메소드

이와 같은 원리로 replaceAll을 사용하여 요소를 바꿀 수 있다.

people.replaceAll(person -> new Person(person.getName().substring(1)));
for (Person person : people) {
    System.out.println(person.getName());
}

중요한 것은 요소를 바꾸는 것이다. 요소의 속성을 바꾸는 것은 불가능하다.

 

맵 처리

forEach 메소드

맵에서 키와 값을 반복하면서 사용하는 작업은 다음과 같이 구현할 수 있다.

Map<String, Integer> ageOfPeople = new HashMap<>();
ageOfPeople.put("짱구", 5);
ageOfPeople.put("철수", 5);
for (Map.Entry<String, Integer> entry : ageOfPeople.entrySet()) {
    String person = entry.getKey();
    Integer age = entry.getValue();
    System.out.println(person + "is " + age + "years old."
}

 

자바 8에서부터 키와 값을 인수로 받는 BiConsumer를 이용한 forEach 메소드를 지원하므로 코드를 더 간단하게 구현할 수 있다.

ageOfPeople.forEach((person, age) -> System.out.println(person + "is " + age + "years old."));

 

정렬 메소드

• Entry.comparingByValue
• Entry.comparingByKey

Map<String, String> favouriteMovies = Map.ofEntries(Map.entry("Raphael", "Start Wars")
        , Map.entry("Cristina", "Matrix")
        , Map.entry("Olivia", "James Bond"));

favouriteMovies.entrySet().stream().sorted(Map.Entry.comparingByKey()).forEachOrdered(System.out::println);

 

getOrDefault 메소드

System.out.println(favouriteMovies.getOrDefault("Olivia", "Home Along"));	// James Bond
System.out.println(favouriteMovies.getOrDefault("Mattew", "Home Along")); 	// Home Along

 

삭제 패턴

remove는 키에 해당하는 항목을 제거한다. 자바 8에서는 지정한 키와 값이 일치해야 삭제하는 오버로드된 메소드를 제공한다.

favouriteMovies.remove(key, value);

 

교체 패턴

replaceAll은 각 항목의 값을 교체한다.

favouriteMovies.replaceAll((person, movie) -> movie.toUpperCase());
System.out.println(favouriteMovies);

 

ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap 클래스는 동시성 친화적이면서, 최신 기술을 반영한 HashMap 버전이다. 내부 자료구조의 특정 부분만 잠궈 동시 추가, 갱신 작업을 허용한다.

 

연산

• forEach : 각각에 대해 주어진 액션을 실행
• reduce : 리듀스 함수를 이용해 결과로 합침
• search : 널이 아닌 값을 반환할 때까지 각각에 함수 적용

위 3가지 기본 연산을 바탕으로, 아무것도 안붙으면 (키, 값)에 대해서, Key가 붙으면 키에 대해서만, Value가 붙으면 값에 대해서만, Entry가 붙으면 Map.entry 객체로 연산한다.

 

이들 연산은 ConcurrentHashMap의 상태를 변화시킬 수 있기 때문에, 이들 연산에 제공되는 함수는 변화를 고려해야 한다.

 

이들 연산에 병렬성 기준값을 지정해야 한다. 맵의 크기가 주어진 기준값보다 작으면 순차적으로 연산을 실행한다. 기준값을 1로 실행하면, 공통 스레드 풀을 이용해 병렬성을 극대화한다. Long.MAX_VALUE를 기준값으로 설정하면, 한개의 스레드로 연산을 실행한다.

ConcurrentHashMap<String, Long> map = new ConcurrentHashMap<>();
long parallelismThreshold = 1;
Optional<Long> maxValue = Optional.ofNullable(map.reduceValues(1, Long::max));

 

계수

ConcurrentMap 클래스는 맵의 매핑 개수를 반환하는 mappingCount 메소드를 제공한다. size와 비슷하지만 long 형태로 반환하여 범위가 더 넓다.

 

집합 뷰

HashMap에서 keySet은 집합 뷰이다. map.keySet()을 하게 되면, map에 있는 키들로 집합 뷰를 구성한다. 집합을 바꾸면, map도 변화하고, map을 바꾸면 집합도 변화한다.

 

ConcurrentHashMap을 유지하기 위해서는 newKeySet 메소드를 사용한다.