스트림이란 무엇인가?
- 스트림은 자바 8 API에 새로 추가된 기능으로 선언형(즉, 데이터를 처리하는 임시 구현 코드 대신 질의로 표현할 수 있다)으로 컬렉션 데이터를 처리할 수 있다.
- 멀티스레드 코드를 구현하지 않아도 데이터를 투명하게 병렬로 처리할 수 있다.
스트림 시작하기
Q. 시작하기 앞서 스트림이란 정확히 뭘까?
A. ‘데이터 처리 연산을 지원하도록 소스에서 추출된 연속된 요소’로 정의할 수 있다. 이 파트에서 정의를 하나씩 살펴보자.
- 연속된 요소
- 컬렉션과 마찬가지로 스트림은 특정 요소 형식으로 이루어진 연속된 값 집합의 인터페이스를 제공한다.
- 컬렉션의 주제는 데이터, 스트림은 계산이다.
- 소스
- 정렬된 컬렉션으로 스트림을 생성하면 정렬이 그대로 유지되는데 생성된 것을 소스라고 한다.
- 데이터 처리 연산
- 스트림은 함수형 프로그래밍 언어에서 일반적으로 지원하는 연산과 데이터베이스와 비슷한 연산을 지원한다.
스트림의 특징
- 선언형 : 더 간결하고 가독성이 좋아진다.
- 조립할 수 있음 : 유연성이 좋아진다.
- 병렬화 : 성능이 좋아진다.
- 파이프라이닝 : 대부분의 스트림 연산은 스트림 연산끼리 연결해서 커다란 파이프라인을 구성할 수 있도록 스트림 자신을 반환한다.
- 내부 반복 : 반복자를 이용해서 명시적으로 반복하는 컬렉션과 달리 스트림은 내부 반복을 지원한다.
예시
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List<String> threeHighCaloricDishNames =
menu.stream() // 메뉴(요리 리스트)에서 스트림을 얻는다.
.filter(dish -> dish.getCalories() > 300) //파이프라인 연산 만들기, 첫 번째로 고칼로리 요리를 필터링
.map(Dish::getName) // 요리명 추출
.limit(3) // 선착순 3개만 선택
.collect(toList()); // 결과를 다른 리스트로 저장
System.out.println(threeHighCaloricDishNames)
- menu : 데이터 소스로 연속된 요소를 스트림에 제공한다.
- filter, map, limit, collect 는 일련의 데이터 처리 연산이다. 또한, 모든 연산은 서로 파이프라인을 형성할 수 있도록 스트림에 반환한다.
- collect : 스트림을 다른 형식으로 변환한다.
스트림과 컬렉션
- 스트림과 컬렉션의 가장 큰 차이점은 데이터를 계산하는 시점이다.
- 컬렉션 :
- 컬렉션의 모든 요소는 컬렉션에 추가하기 전에 계산되어야 해야난 ‘적극적 생성’에 해당된다.
- 컬렉션은 DVD 에 비유할 수 있는데 모든 파일이 로딩된 이후 시청가능하다는 점이 비슷하다.
- 스트림 :
- 스트림의 경우 요청할 때만 요소를 계산하는 고정된 자료구조로 ‘게으른 생성’에 해당된다.
- 스트림의 스트리밍에 비유할 수 있는데 특정 구간에만 흘러가듯이 영상을 보여주는 점이 비슷하다.
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public class StreamVsCollectionExample {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
// 컬렉션을 사용한 적극적 생성
List<Integer> doubledNumbers = doubleNumbers(numbers);
System.out.println("컬렉션: " + doubledNumbers);
// 스트림을 사용한 게으른 생성
Stream<Integer> numberStream = numbers.stream();
Stream<Integer> doubledNumberStream = numberStream.map(n -> n * 2);//아직 요소가 생성되지 않고 지연
System.out.println("스트림: " + Arrays.toString(doubledNumberStream.toArray()));//사용시점에 계산
}
public static List<Integer> doubleNumbers(List<Integer> numbers) {
List<Integer> doubledNumbers = new ArrayList<>();
for (Integer number : numbers) {
doubledNumbers.add(number * 2);
}
return doubledNumbers;
}
}
탐색
- 반복자와 마찬가지로 스트림도 한 번만 탐색할 수 있다. 즉, 탐색된 스트림의 요소는 소비된다.
- 재사용하기 위해서는 새로운 스트림을 만들어야 한다.
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List<String> title = Arrays.asList("java8","In","Action");
Stream<String> s = title.stream();
s.forEach(System.out::println);
s.forEach(System.out::println);
Q. 출력결과는?
A. forEach문을 통해 한번 사용하였기 때문에 IllegalStateException: stream has already been operated upon or closed 가 발생한다.
외부 반복과 내부 반복
컬렉션 인터페이스를 사용하려면 사용자가 직접 요소를 반복해야 한다.(for-each, Iterable) 이를 외부 반복이라고 한다.
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List<String> names = new ArrayList<>();
for (Dish dish : menu) {
names.add(dish.getName());
}
스트림 라이브러리는 (반복을 알아서 처리하고 결과 스트림값을 어딘가에 저장해주는) 내부 반복을 사용한다.
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List<String> names = menu.stream()
.map(Dis::getName)
.collect(toList());
사용자가 직접 요소를 반복하는 것을 외부 반복(external iteration), 반복을 알아서 처리하고 결과 스트림값을 어딘가에 저장해주는 내부 반복(internal iteration)을 사용한다.
내부 반복을 사용하면 작업을 투명하게 병렬적으로 처리하거나 최적화된 다양한 순서로 처리가 가능하다. 외부 반복에서는 병렬성을 스스로 관리(synchronized 사용)해야 한다.
중간 연산
중간 연산은 다른 스트림을 반환한ㄷ. 따라서 여러 중간 연산을 견결하여 질의를 만들 수 있다.
중간 연산의 중요한 특징은 단말 연산을 스트림 파이프라인에 실행하기 전까지는 아무 연산도 수행하지 않는다는 것, 즉 Lazy하다는 것이다.
- 중간 연산을 합친 다음에 합쳐진 중간 연산을 최종 연사으로 한 번에 처리하기 때문이다.
예시
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List<String> names =
menu.stream()
.filter(dish -> dish.getCalories() > 300)
.map(Dish::getName)
.limit(3)
.collect(toList());
Q. 예시에서 Lazy로 처리해서 얻는 장점이 무엇인가?
A.
- 300칼로리가 넘는 요리는 여러개 지만 오직 처음 3개만 선택된다. (limit 연산, 쇼트 서킷)
- filter, map은 서로 다른 연산이지만 한 과정으로 병합되었다. (루프 퓨전)
종류
| 연산 | 반환 형식 | 연산의 인수 | 함수 디스크립터 |
|---|---|---|---|
| filter | Stream | Predicate | T -> boolean |
| map | Stream | Function<T,R> | T -> R |
| limit | Stream | ||
| sorted | Stream | Comparator | (T,T) -> int |
| distinct | Stream |
최종 연산
최종 연산은 스트림 파이프라인에서 결과를 도출한다.
| 연산 | 반환 형식 | 목적 |
|---|---|---|
| forEach | void | 스트림의 각 요소를 소비하면서 람다 적용 |
| count | long | 스트림의 요소 갯수 반환 |
| collect | 스트림을 리듀스해서 리스트, 맵, 정수 형식의 컬랙션을 반환 |