コレクションはモノの集まりを扱うためのもので、似たようなものに配列があります。しかし基本的にはコレクションのほうが使われることが多いですし、あらゆるケースでコレクションの方が良いです。コレクションはジェネリクスと一緒に使われることが多いです。

今回は以下について見ていきます

ArrayListとLinkedList
TreeMap
Setについて
変更不能なコレクション
配列のコピー

ArrayListとLinkedList

２つは内部の検索方法が違います。

ArrayListはインデックスを指定して要素を検索しますので、どの要素も同じスピードで取得できます
LinkedListは指定されたインデックス(n)がリスト全体の真ん中より前か後ろに応じて、先頭末尾からn個のリンクをたどります
- つまり要素数が多かったり、検索要素が中央付近の場合は処理が遅いです

しかし要素の追加削除の方法も違います

ArrayListは挿入や削除をした位置から後ろの全ての要素を移動させるため遅いです
- 要素の後ろへの追加削除は、移動が少ないので速いです
- ArrayListは連続したメモリ構造を扱うため、追加の際には新しい連続メモリの作成を行い、古い領域のデータをコピーする動きがありますこのコピー処理は遅いですコンストラクタで初期サイズを指定することもできます
  - このコピー処理は遅いです
  - コンストラクタで初期サイズを指定することもできます
LinkedListはリンクの付け替えのみなので速いです
- リンクの付け替えは軽い処理です
- 要素ごとにメモリを確保しているため連続領域の再確保などは発生しません

多くの場合はArrayListを利用するかもしれませんが、要素の追加削除が頻繁にある場合はLinkedListを利用した方がパフォーマンスが上がります

LinkedListのサンプル

Listの実装クラスなのでArrayListと同じように扱えます

public static void main(String[] args) {
	List<String> arrayList = new ArrayList<>();
	List<String> linkedList = new LinkedList<>();	
	
	linkedList.add("御坂美琴");
	linkedList.add("白井黒子");
	linkedList.add("上条当麻");
	linkedList.add("垣根提督");
	linkedList.add("麦野沈利");
	linkedList.add("絹旗最愛");
	linkedList.add("食蜂操祈");
	
	System.out.println(linkedList.get(3)); // 垣根提督
}

TreeMap

TreeMapのkeyは比較可能である必要があります。

public static void main(String[] args) {
    Map<Integer, String> map = new TreeMap<>();
    
    map.put(6, "popai");
    map.put(4, "shaini");
    map.put(9, "tank");
    map.put(1, "ponchan");
    
    System.out.println(map);
}
// {1=ponchan, 4=shaini, 6=popai, 9=tank}

勝手にソートされています。TreeMapは赤黒ツリーというアルゴリズムを利用しています。

https://docs.oracle.com/javase/jp/11/docs/api/java.base/java/util/TreeMap.html

Set

セットは順序無関係で重複を持てないリストのようなものです。もしも重複した要素を追加しようとするとfalseが返ります。

Set<String> set = new HashSet<>();
System.out.println(set.add("御坂美琴"));
System.out.println(set.add("白井黒子"));
System.out.println(set.add("御坂美琴"));
System.out.println("-------------------------------");
set.stream().forEach(System.out::println);
set.remove("白井黒子");
System.out.println("-------------------------------");
set.stream().forEach(System.out::println);

true

true

false

-------------------------------

白井黒子

御坂美琴

-------------------------------

御坂美琴

基本的には要素のaddとremoveという操作を行います。

変更不能なコレクション

コレクションの中身は簡単に破壊できます。しかし変更不能なコレクションを利用するとそれを防ぐことができます。

public static void main(String[] args) {
	List<String> list = Arrays.asList("御坂","食蜂");
	addItem(list);
}

private static void addItem(List<String> list) {
	list.add("追加しました");
}

Arrays.asListsでリストを作成して、リストに要素を追加する

Exception in thread &quot;main&quot; java.lang.UnsupportedOperationException

	at java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:148)

	at java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:108)

	at com.volkruss.javasansen.javasansen.exception.Main.addItem(Main.java:38)

	at com.volkruss.javasansen.javasansen.exception.Main.main(Main.java:19)

通常通りリストを作成すれば要素を追加できますが、変更不能なコレクションは要素が追加できません。

その他

参照の値渡しについて

配列のコピー

配列をコピーする時に気を付けるのがshallow copyとdeep copyです。配列要素が参照型の時に起きます。

shallow copy
- 要素だけをコピー
deep copy
- 参照先オブジェクト自体も一緒にコピー

配列オブジェクトの各インデックスにはオブジェクトの実態はなく、要素となるオブジェクトの参照があります。

shallow copyの場合は参照の値がコピーがされますのでコピー先とコピー元で、参照する要素オブジェクトが共通になってしまいます。

Product[] products = {new Product("商品A"), new Product("商品B")};

System.out.println(products[1].name);

Product[] myProducts = Arrays.copyOf(products, products.length);
System.out.println(myProducts[1].name);

products[1].name = "Drink";
System.out.println(products[1].name);
System.out.println(myProducts[1].name);

商品B

商品B

Drink

Drink

コピー元の配列の値を変更して、コピー先の配列の値を出力すると、コピー元で変更した値になっています。参照値が同じだからです。

基本的にディープコピーは自作する必要があります。

Product[] products = {new Product("商品A"), new Product("商品B")};

System.out.println(products[1].name);

// Product[] myProducts = Arrays.copyOf(products, products.length);
Product[] myProducts = new Product[products.length];
for(int i = 0; i < products.length; i++) {
	Product p = new Product(products[i].name);
	myProducts[i] = p;
}

System.out.println(myProducts[1].name);

products[1].name = "Drink";
System.out.println(products[1].name);
System.out.println(myProducts[1].name);

商品B

商品B

Drink

商品B

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