コレクションフレームワークとは?

コレクションとは?

モノ（オブジェクト）の集合を表す仕組みです。
javaでは、数多くのコレクションの構造、操作の手段（=アルゴリズム）を、標準ライブラリ（java.utilパッケージ）として提供されているそうです。
java.utilパッケージは、コレクションを扱うための汎用的なクラス/インターフェイスの集合です。これを総称して、コレクションフレームワークと呼ぶそうです。

よく聞くインターフェイスとは何か?

「インターフェース」は、コンピューター業界やIT業界でよく使われる言葉です。英語の「Interface」が語源となっています。

英単語の「Interface」の直訳は「境界面」「接点」であり、ビジネス用語の「インターフェース」はここから「異なる2つのものを仲介する」という意味で使われます。

コンピューター関連の用語として、「異なる2つの機器を仲介する」という意味のIT用語として使用されるケースが多いので、コンピューター業界やIT業界で働いている人にとっては、なじみのあるビジネス用語かもしれませんね。

コレクションの基本構文

コレクションは、一般的に以下の構文でインスタンス化します。

インターフェイス型<要素型> = new 実装クラス型<>(引数, ...)

たとえばArrayListクラスをインスタンス化するには、以下のように表します。

List<String> data = new ArrayList<>();

ジェネリクス構文

ジェネリクス(Generics)とは、一言で言うと、汎用的なクラス/メソッドを特定の型にひもづけるための仕組みです。Listのように、本来の汎用型（ここではList）に対して、<...>の形式で個別の型(ここではString)を割り当てることで、（なんでも格納できるリストではなく）文字列を格納するための専用リストになります。

コードを実際に書いてみる

コレクション配下の要素を順番に処理するには、拡張for命令を利用します
Main.java

package com.company;

import java.util.ArrayList;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        var data = new ArrayList<String>() { // ここは匿名クラスというらしい?
            { // ここは初期化ブロックというらしい?
                add("バラ");
                add("ひまわり");
                add("あさがお");
            }
        };

        for (var s : data) {
            System.out.println(s);
        }
    }
}

実行結果

バラ
ひまわり
あさがお

この拡張for命令、内部的にはイテレーターを利用したwhile命令のシンタックスシュガー（より簡単化された構文）です。イテレーターとは、コレクションの要素を順番に取り出すための仕組みです。
拡張forの方がコードをシンプルに表現できることから、一般的にはいてレーターを直接利用する機会はほとんどないそうです。
イテレーターで拡張forを書き換えるとこのように書く

var ite = data.iterator();
        while (ite.hasNext()) {
            System.out.println(ite.next());
        }

コレクションからはiteratorメソッドを利用することで、それぞれの実装に応じたIteratorオブジェクト（イテレーター）を取得できます。Iteratorで利用できるメソッドは以下の通りです。

メソッド	概要
boolean hasNext()	次の要素が存在するか
E next()	次の要素を取得（Eは要素の型）
void remove()	現在の（nextメソッドで取得した最後の要素）を削除

ループの中で要素を削除したい

たとえばループしながら、要素を削除するには、イテレーターを利用します
Main.java

package com.company;

import java.util.ArrayList;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        var data = new ArrayList<String>() { // ここは匿名クラスというらしい?
            { // ここは初期化ブロックというらしい?
                add("バラ");
                add("ひまわり");
                add("あさがお");
            }
        };

        var ite = data.iterator();
        while (ite.hasNext()) {
            System.out.println(ite.next());
            ite.remove();
        }
        System.out.println(data);
    }
}

実行結果

バラ
ひまわり
あさがお
[]

拡張forで書いてもよさそうですが、こちらでは例外が発生する。
Main.java

package com.company;

import java.util.ArrayList;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        var data = new ArrayList<String>() { // ここは匿名クラスというらしい?
            { // ここは初期化ブロックというらしい?
                add("バラ");
                add("ひまわり");
                add("あさがお");
            }
        };

       for (var s : data) {
           System.out.println(s);
           data.remove(s);
       }
    }
}

実行結果

バラ
Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
	at java.base/java.util.ArrayList$Itr.checkForComodification(ArrayList.java:1043)
	at java.base/java.util.ArrayList$Itr.next(ArrayList.java:997)
	at com.company.Main.main(Main.java:15)

プロセスは終了コード 1 で終了しました

リストを逆順に読み込む

リストを逆順に読み出す際にも、いてレーターを利用します。この場合はlistIteratorメソッドでListIteratorオブジェクトを取得します。

ListIteratorを利用して、リストを逆順に出力する例
Main.java

package com.company;

import java.util.ArrayList;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        var data = new ArrayList<String>() { // ここは匿名クラスというらしい?
            { // ここは初期化ブロックというらしい?
                add("バラ");
                add("ひまわり");
                add("あさがお");
            }
        };
        var ite = data.listIterator(data.size());
        while (ite.hasPrevious()) {
            System.out.println(ite.previous());
        }
    }
}

実行結果

あさがお
ひまわり
バラ

listIteratorメソッドの引数には、イテレーターで読み込むべき開始位置を指定します。この例ではリストサイズ（=末尾）を指定しています。