Java開発の登竜門コレクションフレームワークを正しく理解していますか？コレクションフレームワークというと難しく聞こえるかもしれませんが、ListとMapという記述を見かけたことがあるかもしれませんが、それらを総称した言い方です。
本記事では、ListとMapを中心に、実務で即戦力となる知識を網羅的に解説します。初心者から中級者まで、全てのJavaエンジニア必見の内容です。
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コレクションフレームワークとは
Javaのコレクションフレームワークは、データの集まりを効率的に扱うための仕組みです。主な利点は以下の通りです。
特に、ListとMapはよく使われるコレクションで、その理解はJavaプログラミングの基礎となります。
Listの基礎
Listは、順番があるデータの集まりを扱うコレクションです。同じ値を持つ要素を複数含めることができます。代表的な実装クラスには、ArrayListとLinkedListがあります。
ArrayListの使い方と特徴
ArrayListは、可変長の配列として機能します。
特徴
- データの読み取りが高速（get()メソッド）
- 末尾への要素追加が高速
- 中間の要素の追加・削除は遅い
基本的な使い方
// インポートが必要です
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
List list = new ArrayList<>();
list.add("Java");
list.add("Python");
list.add("C++");
// 要素の取得
String language = list.get(0); // "Java"
// 要素の削除
list.remove(1); // "Python"を削除
LinkedListの使い方と特徴
LinkedListは、データの繋がりを持つリストです。
特徴
- データの追加・削除が高速
- データの読み取りは遅い
基本的な使い方
// インポートが必要です
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
List list = new LinkedList<>();
list.add("Spring");
list.add("Summer");
list.add("Fall");
// 先頭に要素を追加
list.add(0, "Winter");
// 末尾の要素を削除
list.remove(list.size() - 1); // "Fall"を削除
Listの選び方
使い方に応じて適切なListを選ぶことが重要です。
| 要件 | おすすめのクラス |
|---|---|
| データの読み取りが多い | ArrayList |
| データの追加・削除が多い | LinkedList |
Mapの基礎
Mapは、キーと値の組み合わせでデータを管理するコレクションです。代表的な実装クラスには、HashMap、LinkedHashMap、TreeMapがあります。
HashMapの使い方と特徴
HashMapは、キーをもとにデータを素早く探せる仕組みです。
特徴
基本的な使い方
// インポートが必要です
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
Map map = new HashMap<>();
map.put("Apple", 100);
map.put("Banana", 80);
map.put("Orange", 90);
// 値の取得
int price = map.get("Banana"); // 80
// エントリーの削除
map.remove("Apple");
LinkedHashMapの使い方と特徴
LinkedHashMapは、データの順番を保持するMapです。
特徴
- データの順番（追加順やアクセス順）を保持
- HashMapよりもメモリを多く使う
基本的な使い方
// インポートが必要です
import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map;
Map map = new LinkedHashMap<>();
map.put("First", 1);
map.put("Second", 2);
map.put("Third", 3);
// 順番を保持してキーを取得
for (String key : map.keySet()) {
System.out.println(key);
}
TreeMapの使い方と特徴
TreeMapは、キーを自動的にソートして管理するMapです。
特徴
- キーが自動的に順番（自然順序）に並ぶ
- 操作の速度は遅め
nullキーは許可されない
基本的な使い方
// インポートが必要です
import java.util.Map;
import java.util.TreeMap;
Map map = new TreeMap<>();
map.put("C", 3);
map.put("A", 1);
map.put("B", 2);
// ソートされた順序でキーを取得
for (String key : map.keySet()) {
System.out.println(key);
}
Mapの選び方
目的に応じて適切なMapを選びましょう。
| 要件 | おすすめのクラス |
|---|---|
| 高速なデータ操作、順番は不要 | HashMap |
| データの順番を保持したい | LinkedHashMap |
| キーをソートしたい | TreeMap |
コレクションを使う上でのポイント
インターフェース型で宣言する
変数は実装クラスではなく、インターフェース型で宣言しましょう。
// 良い例 List list = new ArrayList<>(); // 良くない例 ArrayList list = new ArrayList<>();
ジェネリクスを使って型安全に
ジェネリクスを使うことで、型の安全性を高められます。
List list = new ArrayList<>();
list.add("Sample");
// エラーになる
// list.add(123);
イミュータブルなコレクションを使う
変更しないコレクションは、イミュータブル（不変）にすると安全です。
List unmodifiableList = Collections.unmodifiableList(list);
適切なコレクションを選ぶ
データの特徴や目的に合わせて、最適なコレクションを選びましょう。
- 重複を許さない：
Set - 順番が大事：
List - キーと値で管理：
Map
パフォーマンス向上のコツ
初期容量を設定する
大量のデータを扱う場合、初期容量を設定すると効率が良くなります。
List list = new ArrayList<>(1000); Map map = new HashMap<>(1000);
不要なデータを削除する
使わなくなったデータは明示的に削除し、メモリを節約しましょう。
list.clear(); map.clear();
スレッドセーフなコレクションを使う
マルチスレッド環境では、ConcurrentHashMapなどを使って安全性を確保します。