[Java] ArrayList란

개요

자바의 참조 자료형에 대해 계속해서 정리하고 있다. 저번에 String에 대해 정리했으니, 오늘은 ArrayList에 대해 정리해볼 계획이다.

 

1. ArrayList란

개발 중 데이터를 관리하고 저장할 때 많이 쓰이는 컬렉션(Collection) 자료 구조 중 하나가 바로 ArrayList이다.

 

ArrayList는 자바 컬렉션 프레임워크에 속하는 클래스이고, 기본적으로 List 인터페이스를 구현한 동적 배열 자료구조이다.

ArrayList

 

ArrayList는 내부적으로 Object[] 타입을 사용해서 요소를 저장한다.

 

초기 생성 시에는 빈 배열 혹은 기본 용량을 가진 배열로 시작하며, 요소를 추가하다 더 많은 공간이 필요해진다면, 새로운 배열을 생성하고 기존 데이터를 복사한 뒤 참조를 교체하는 방식으로해서 용량을 늘린다.

-> Doubling을 사용하는데, ArrayList에 배열이 다 차게 되면 2배로 늘리고, 기존 데이터를 복사해오는 작업이다.

 

용량(capacity) 및 크기(size)

size

-> 현재 저장된 요소의 개수를 의미한다.

 

capacity

-> 내부적으로 관리하는 배열의 길이로, 크기보다 용량이 작아지진 않고, 필요할 때 더 큰 용량을 가진 배열로 확장된다.

 

2. 특징

1) 인덱스를 통한 빠른 접근

-> 내부적으로 배열을 사용하기 때문에 특정 인덱스의 요소에 접근하는 데 O(1) 시간복잡도를 가진다.

 

2) 동적 크기 조절

-> 배열과 다르게, 원소를 추가하면 내부적으로 크기가 자동으로 확장된다.

 

3) 순서 유지

-> 삽입한 순서를 유지하며, 인덱스를 기반으로 정렬된 형태의 자료 구조 이다.

 

4) 제네릭 활용

-> ArrayList는 제네릭을 지원하므로, 사용할 때 명시적인 타입 파라미터를 통해 타입 안정성을 보장할 수 있다.

ArrayList<Integer> numbers = new ArrayList<>();
numbers.add(10);
numbers.add(20);
// numbers.add("Hello"); // 컴파일 에러 발생

 

5) 시간 복잡도

-> 인덱스 접근은 O(1)의 시간 복잡도를 가지고,

-> 맨 뒤에 요소를 추가시에는 평균적으로 O(1)이지만,

     용량을 확장해야 할 때는 copy작업이 들어가기 때문에 O(n)이 발생할 수 있다.

-> 중간 삽입 및 삭제에서 copy가 필요하기 때문에 O(n)이다.

 

6) 타입으로 객체만 적용 가능

-> 객체로 데이터를 다루기 때문에 적은양의 데이터를 쓸 경우에는 배열에 비해 차지하는 메모리가 커진다.

-> 예로, Integer를 32bit JVM환경에서 사용할 때, 객체의 헤더(8Byte), 원시 필드(4Byte), 패딩(4Byte)로 '최소 16Byte의 크기'를 차지한다. 게다가 이 객체 데이터를 주소로 연결하기 때문에 16 + a가 된다.

 

3. ArrayList 적용

ArrayList의 활용을 위해서는 java.util.ArrayList를 import해야 한다.

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

public class ArrayListExample {

    public static void main(String[] args) {
        // 타입 파라미터로 관리할 데이터 타입 지정 (예: String)
        List<String> fruits = new ArrayList<>();
		
        //초기 할당
        List<String> fruits2 = new ArrayList<>(1000);
    }
}

 

ArrayList 또는 List를 통해 위의 코드와 같이 선언해줄 수 있고, 초기 할당도 가능하다!

 

3-1. 메소드

(1) 추가

메소드	설명	예제
boolean add(E e)	리스트 뒤에 요소를 추가	list.add("Apple");
void add(int index, E element)	특정 인덱스 위치에 요소를 삽입 (뒤의 요소는 밀림)	list.add(1, "Mango");
boolean addAll(Collection<? extends E> c)	다른 컬렉션 c의 모든 요소를 리스트 끝에 추가	list.addAll(otherList);
boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c)	지정한 인덱스 위치에 다른 컬렉션의 모든 요소 삽입	list.addAll(2, otherList);

 

(2) 접근 및 조회

메소드	설명	예제
E get(int index)	인덱스를 통한 요소 접근	E elem = list.get(0);
int size()	리스트 내 요소 개수 반환	int count = list.size();
boolean isEmpty()	빈 리스트인지 확인	if (list.isEmpty()) { ... }
boolean contains(Object o)	특정 요소 포함 여부 확인	list.contains("Apple");
int indexOf(Object o)	특정 요소의 첫 등장 인덱스	int idx = list.indexOf("Apple");
int lastIndexOf(Object o)	특정 요소의 마지막 등장 인덱스	int lastIdx = list.lastIndexOf("Apple");

 

(3) 수정

메소드	설명	예제
E set(int index, E element)	지정 인덱스의 요소를 다른 값으로 교체	list.set(0, "Peach");

 

(4) 삭제

메소드	설명	예제
boolean remove(Object o)	특정 객체의 첫 등장 요소 제거	list.remove("Apple");
E remove(int index)	인덱스로 요소 제거, 제거된 요소 반환	E removed = list.remove(0);
boolean removeAll(Collection<?> c)	지정 컬렉션에 포함된 모든 요소를 제거	list.removeAll(otherList);
void clear()	모든 요소 제거	list.clear();

 

(5) 부분 리스트

메소드	설명	예제
List<E> subList(int fromIndex, int toIndex)	지정 범위의 부분 리스트 반환 (원본과 연동됨)	List<E> sub = list.subList(1,3);
Object[] toArray()	전체 요소를 Object[] 배열로 반환	Object[] arr = list.toArray();
<T> T[] toArray(T[] a)	타입 지정 배열로 변환, a 크기가 부족하면 새 배열 생성	String[] arr = list.toArray(new String[0]);

 

(6) 용량 관리(Capacity Management)

메소드	설명	예제
void ensureCapacity(int minCapacity)	지정한 최소 용량 확보	list.ensureCapacity(1000);
void trimToSize()	용량을 현재 요소 개수에 맞게 줄임	list.trimToSize();

 

 

참고링크