先生と生徒の会話形式で理解しよう

生徒

「Javaでたくさんのデータをまとめて扱いたいとき、ListとかSetとかいろいろあって、どれを使えばいいか迷ってしまいます。」

先生

「それはJavaエンジニアが最初に通る道ですね。Javaには『コレクションフレームワーク』という便利な仕組みがあり、データの性質に合わせてList、Set、Mapを使い分けるのが基本です。」

生徒

「それぞれ、どんな特徴があるんですか？具体的にどう使い分ければいいのか知りたいです！」

先生

「それでは、初心者の方でもイメージしやすいように、それぞれの違いと用途を詳しく解説していきましょう！」

1. Javaコレクションフレームワークの全体像

Javaのプログラミングにおいて、複数のオブジェクトをまとめて管理するための仕組みを「コレクションフレームワーク」と呼びます。配列も複数のデータを扱えますが、配列は作成時にサイズを決めなければならず、後から要素を増やしたり減らしたりするのが大変です。一方、コレクションフレームワークはデータの増減に柔軟に対応でき、検索や並べ替えなどの便利な機能が豊富に用意されています。

主要なインターフェースは大きく分けて3つあります。それが「List（リスト）」「Set（セット）」「Map（マップ）」です。これらはデータの持ち方やルールが根本的に異なります。例えば、出席名簿のように順番が大事なもの、おみくじの景品一覧のように重複を許さないもの、辞書のようにキーワードと内容がセットになっているものなど、現実世界のデータの形式に合わせて最適なものを選びます。

2. Listインターフェースの特徴と使い方

List（リスト）は、もっとも頻繁に使われるコレクションです。その最大の特徴は「順序を保持すること」と「重複を許可すること」です。要素を追加した順番に並び、インデックス（添え字）を使って「0番目の要素」「1番目の要素」というようにアクセスできます。中身が同じデータが複数あっても問題ありません。

代表的な実装クラスにはArrayListがあります。これは内部的に配列を使ってデータを管理しており、データの読み取りが非常に高速です。日常的な開発では、このArrayListを選択しておけば間違いありません。買い物リストや履歴データ、検索結果の表示など、順番に意味があるデータ構造に最適です。要素を末尾に追加する操作は得意ですが、途中に要素を挿入したり削除したりする場合は、後ろの要素をずらす必要があるため少し時間がかかります。


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

public class ListExample {
    public static void main(String[] args) {
        // ArrayListの作成
        List<String> shoppingList = new ArrayList<>();
        
        // 要素の追加
        shoppingList.add("りんご");
        shoppingList.add("バナナ");
        shoppingList.add("りんご"); // 重複OK
        
        // データの表示（追加した順に表示される）
        for (String item : shoppingList) {
            System.out.println("商品: " + item);
        }
    }
}


商品: りんご
商品: バナナ
商品: りんご

3. Setインターフェースの特徴と使い方

Set（セット）は「集合」を扱うためのコレクションです。Listとの最大の違いは「重複を許さないこと」です。同じ要素を二度追加しようとしても、Set内には一つしか存在できません。また、標準的なHashSetなどは「順序を保証しない」という特徴もあります。追加した順番とはバラバラにデータが格納されるため、インデックスで「○番目」と指定して取り出すことはできません。

用途としては、ユーザーIDの一覧や、アンケートの回答選択肢の抽出など、「ユニークな値だけを集めたいとき」に非常に強力です。また、大量のデータの中から「ある値が含まれているか」をチェックする速度がListよりも圧倒的に速いというメリットもあります。例えば、ブラックリストに特定のユーザーが含まれているか瞬時に判定したい場合などに活躍します。実装クラスにはHashSetのほか、順序を保持するLinkedHashSetや、値を自動で並べ替えるTreeSetがあります。


import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class SetExample {
    public static void main(String[] args) {
        // HashSetの作成
        Set<Integer> userIds = new HashSet<>();
        
        // 要素の追加
        userIds.add(101);
        userIds.add(102);
        userIds.add(101); // 重複しているため無視される
        
        System.out.println("登録ユーザー数: " + userIds.size());
        
        // 特定のIDが含まれているか確認
        if (userIds.contains(101)) {
            System.out.println("ユーザー101は存在します。");
        }
    }
}


登録ユーザー数: 2
ユーザー101は存在します。

4. Mapインターフェースの特徴と使い方

Map（マップ）は、ListやSetとは少し毛色が異なります。これは「キー（Key）」と「値（Value）」をペアにして保存する形式です。電話帳の名前（キー）と電話番号（値）、あるいは商品コード（キー）と商品名（値）のような関係性をイメージしてください。Mapの最大の特徴は、キーを使って値を一瞬で検索できることです。

Mapのルールとして「キーの重複は禁止」ですが、「値の重複は許可」されています。もし既に存在するキーで別の値を保存しようとすると、古い値は上書きされます。もっとも一般的な実装クラスはHashMapです。設定ファイルの情報を保持したり、データベースから取得したレコードをIDで管理したりする際に非常に重宝します。順序を保持したい場合はLinkedHashMapを使い、キーでソートしたい場合はTreeMapを使います。プログラミングの実務ではListと同じくらい多用される非常に重要なクラスです。


import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class MapExample {
    public static void main(String[] args) {
        // HashMapの作成（キーはString、値はInteger）
        Map<String, Integer> fruitPrices = new HashMap<>();
        
        // データの登録
        fruitPrices.put("りんご", 150);
        fruitPrices.put("メロン", 2000);
        fruitPrices.put("バナナ", 100);
        
        // キーを指定して値を取得
        String target = "メロン";
        System.out.println(target + "の価格は" + fruitPrices.get(target) + "円です。");
        
        // 全てのキーと値のペアを表示
        for (Map.Entry<String, Integer> entry : fruitPrices.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey() + " : " + entry.getValue() + "円");
        }
    }
}


メロンの価格は2000円です。
バナナ : 100円
りんご : 150円
メロン : 2000円

5. 結局どれを使うべき？用途別の比較表

ここまで紹介したList、Set、Mapのどれを使うべきか判断するための基準を整理しました。初心者のうちは、データの「並び順」が必要か、それとも「値の重複」を避けたいのか、あるいは「特定のキーワードで検索」したいのかを自分に問いかけてみてください。

項目	List (ArrayList)	Set (HashSet)	Map (HashMap)
データの持ち方	単一の値の列	単一の値の集合	キーと値のペア
順序	あり（追加順）	なし	なし
重複	許可する	許可しない（一意）	キーは不可・値は可
主な用途	順番通りに処理したい、履歴の管理	重複を排除したい、存在チェック	キーワードで素早く検索したい
アクセス方法	インデックス (0, 1, 2...)	Iteratorや拡張for文	キー (Key) を指定

6. コレクションを扱う際の注意点とジェネリクス

Javaのコレクションを使用する際に必ず覚えておきたいのが「ジェネリクス（Generics）」です。これは、そのコレクションが「何の型のオブジェクトを扱うか」を指定する仕組みです。例えば、List<String>と書けば、そのリストには文字列しか入れられなくなります。これにより、間違えて数値を入れてしまうようなミスを防ぐことができ、プログラムの安全性が高まります。

また、コレクションは「オブジェクト（参照型）」しか扱えないという制約があります。intやdoubleなどの基本データ型をそのまま入れることはできません。しかし、Javaには「オートボクシング」という機能があるため、intを入れると自動的にIntegerクラスに変換してくれます。初心者の方は、List<int>ではなくList<Integer>と書く必要があることだけ覚えておけば大丈夫です。これらのコレクションを自由自在に使いこなせるようになると、複雑なアルゴリズムやデータ処理も驚くほどシンプルに記述できるようになります。まずは基本のArrayListから触ってみて、徐々にSetやMapの便利さを体感していきましょう。


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

public class AdvancedListExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 数値を扱うList
        List<Integer> scores = new ArrayList<>();
        scores.add(85);
        scores.add(92);
        scores.add(78);
        
        // データの並び替え（ソート）
        Collections.sort(scores);
        
        System.out.println("昇順に並び替えたスコア:");
        for (int s : scores) {
            System.out.println(s);
        }
        
        // 最大値の取得
        int max = Collections.max(scores);
        System.out.println("最高点: " + max);
    }
}


昇順に並び替えたスコア:
78
85
92
最高点: 92

Javaコレクションフレームワーク完全攻略！List・Set・Mapの違いと使い分けを徹底解説