chapter5

스트림 활용

예제 클래스

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필터링

Predicate 필터링

• 스트림 인터페이스는 filter 메서드를 지원한다.

• Predicate를 인수로 받아서 Predicate와 일치하는 모든 요소를 포함하는 스트림을 반환한다.

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고유 요소 필터링

• 스트림은 고유 요소로 이루어진 스트림을 반환하는 distinct 메서드도 지원한다.

• 기본적으로 equals()를 사용하여 중복을 판단한다.

• 직접 만든 객체에서 이 기능을 사용하려면 equals()와 hashCode()를 재정의해야 한다.

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스트림 슬라이싱

Predicate를 이용한 슬라이싱

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• 위와 같은 리스트에서 320칼로리 미만의 요리를 선택한다고 해보자.

• 가장 기본적으로 다음과 같이 filter 메서드를 이용할 수 있다.

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• 위 리스트는 이미 칼로리 순으로 정렬되어 있다. filter 연산을 이용하면 전체 스트림을 반복하면서 각 요소에 Predicate를 적용하게 된다.

• 하지만 리스트가 이미 정렬되어 있다는 사실을 이용해 320칼로리 이상의 요리가 나왔을 때 반복 작업을 중단할 수 있다.

• 아주 많은 요소를 포함하는 큰 스트림에서는 큰 차이가 될 수 있다.

takeWhile 활용 (자바 9)

• takeWhile 연산을 이용하면 반복 작업을 중단할 수 있다.

• 무한 스트림을 포함한 모든 스트림에 Predicate를 적용해 스트림을 슬라이싱할 수 있다.

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dropWhile 활용 (자바 9)

• 비슷한 메서드로 dropWhile이 있다. takeWhile과 정반대의 작업을 수행한다.

• Predicate가 처음으로 거짓이 되는 지점까지 발견된 요소를 버린다. 거짓이 되면 그 지점에서 작업을 중단하고 남은 모든 요소를 반환한다.

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스트림 축소

• 스트림은 주어진 값 이하의 크기를 갖는 새로운 스트림을 반환하는 limit 메서드를 지원한다.

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요소 건너뛰기

• 스트림은 처음 n개 요소를 제외한 스트림을 반환하는 skip 메서드를 지원한다.

• n개 이하의 요소를 포함하는 리스트에 skip(n)을 호출하면 빈 스트림이 반환된다.

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매핑

스트림의 각 요소에 함수 적용

• 스트림은 함수를 인수로 받는 map 메서드를 제공한다.

• 인수로 제공된 함수는 각 요소에 적용되며 함수를 적용한 결과가 새로운 요소로 매핑된다.

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• 예를 들어 다음은 스트림의 요리명을 추출하는 코드다.

• getName은 문자열을 반환하므로 map 메서드의 출력 스트림은 Stream<String> 형식을 갖는다.

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• 다음과 같이 메서드 체인으로 각 요리명을 추출하고, 요리명의 길이를 구할 수 있다.

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스트림 평면화

• 만약 ["Hello", "World"] 리스트에서 고유 문자로 이루어진 결과 ["H", "e", "l", "o", "W", "r", "d"]를 포함하는 리스트가 반환되도록 하려면 어떻게 해야할까?

• 다음과 같은 코드를 생각할 수 있다.

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• 위 코드에서 map으로 전달한 람다는 각 단어의 문자열 배열을 반환한다는 점이 문제다.

• 여기서 원하는 것은 문자열의 스트림을 표현할 Stream<String>이다.

map과 Arrays.stream 활용

• 우선 배열 스트림 대신 문자열 스트림이 필요하다. 따라서 다음과 같이 코드를 작성할 수 있다.

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• 스트림 리스트가 만들어지면서 문제가 해결되지 않았다.

• 문제를 해결하려면 먼저 각 단어를 개별 문자열로 이루어진 배열로 만든 다음에 각 배열을 별도의 스트림으로 만들어야 한다.

flatMap 사용

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• flatMap은 각 배열을 스트림이 아니라 스트림의 콘텐츠로 매핑된다.

• 즉, map(Arrays::stream)과 달리 flatMap은 하나의 평면화된 스트림을 반환한다.

• 정리하면 flatMap 메서드는 스트림의 각 값을 다른 스트림으로 만든 다음에 모든 스트림을 하나의 스트림으로 연결하는 기능을 수행한다.

• 다음과 같은 코드도 가능하다.

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• 다음은 flatMap을 이용해 두 개의 숫자 리스트에서 모든 숫자 쌍의 리스트를 반환하는 코드다.

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검색과 매칭

Predicate가 적어도 한 요소와 일치하는지 확인

• Predicate가 주어진 스트림에서 적어도 한 요소와 일치하는지 확인할 때 anyMatch 메서드를 이용한다.

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Predicate가 모든 요소와 일치하는지 확인

• allMatch 메서드는 anyMatch와 달리 스트림의 모든 요소가 주어진 Predicate와 일치하는지 검사한다.

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Predicate와 일치하는 요소가 없는지 확인

• noneMatch는 allMatch와 반대 연산을 수행한다. 즉, 주어진 Predicate와 일치하는 요소가 없는지 확인한다.

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요소 검색

• findAny 메서드는 현재 스트림에서 임의의 요소를 반환한다.

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첫 번째 요소 찾기

• 리스트 또는 정렬된 연속 데이터로부터 생성된 스트림처럼 일부 스트림에는 논리적인 아이템 순서가 정해져 있을 수 있다.

• 예를 들어 숫자 리스트에서 3으로 나누어떨어지는 첫 번째 제곱값을 반환하는 코드다.

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• findFirst와 findAny 메서드가 모두 필요한 이유는 병렬성 때문이다.

• 병렬 실행에서는 첫 번째 요소를 찾기 어렵다.

• 요소의 반환 순서가 상관없다면 병렬 스트림에서는 제약이 적은 findAny를 사용한다.

• allMatch, noneMatch, findFirst, findAny 등의 연산은 모든 스트림의 요소를 처리하지 않고도 결과를 반환할 수 있다.

• 원하는 요소를 찾았으면 즉시 결과를 반환할 수 있으며, 이러한 것을 쇼트 서킷이라고 한다.

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리듀싱

• reduce 메서드는 초깃값과 두 요소를 조합하는 BinaryOperator<T>를 인수로 받는다.

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• 다음 코드는 요소의 합을 구하는 코드이다.

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• 초깃값을 받지 않도록 오버로드된 reduce도 있다. 그러나 Optional 객체를 반환한다.

• 스트림에 아무 요소가 없다면 초깃값이 없기 때문이다.

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• 다음은 요소의 최댓값과 최솟값을 찾는 코드이다.

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숫자형 스트림

• reduce를 사용해 요소의 합을 구하는 코드에는 박싱 비용이 숨어있다.

• 내부적으로 합계를 계산하기 전에 Integer를 기본형으로 언박싱해야 한다.

• 스트림 API 숫자 스트림을 효율적으로 처리할 수 있도록 기본형 특화 스트림을 제공한다.

기본형 특화 스트림

• 스트림 API는 박싱 비용을 피할 수 있는 IntStream, DoubleStream, LongStream을 제공한다.

• 각각의 인터페이스는 sum과 max 같이 자주 사용하는 숫자 관련 리듀싱 연산 수행 메서드를 제공한다.

• 또한 필요할 때 다시 객체 스트림으로 복원하는 기능도 제공한다.

• 특화 스트림은 오직 박싱 과정에서 일어나는 효율성과 관련 있으며 스트림에 추가 기능을 제공하지는 않는다.

숫자 스트림으로 매핑

• 스트림을 특화 스트림으로 변환할 때는 mapToInt, mapToDouble, mapToLong 세 가지 메서드를 가장 많이 사용한다.

• map과 같은 기능을 수행하지만, Stream<T> 대신 특화된 스트림을 반환한다.

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• 스트림이 비어있으면 기본값 0을 반환하며, max, min, average 등 다양한 메서드를 지원한다.

객체 스트림으로 복원하기

• boxed 메서드를 이용해 특화 스트림을 일반 스트림으로 변환할 수 있다.

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기본값 (OptionalXxx)

• 스트림에 요소가 없더라도 sum은 0이라는 기본값이 있지만, min이나 max같은 경우는 스트림에 요소가 없는 경우와 실제 최댓값 또는 최솟값이 0인 상황을 구별해야한다.

• OptionalInt, OptionalDouble, OptionalLong 세 가지 기본형 특화 스트림 버전도 제공한다.

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숫자 범위

• IntStream과 LongStream에서는 range와 rangeClosed라는 정적 메서드를 제공한다.

• 두 메서드 모두 시작값과 종료값 두 가지 인수를 받는다.

• 두 메서드의 차이점은 종료값 포함 여부에 있다.

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• 다음은 피타고라스 수를 만드는 코드이다.

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스트림 만들기

값으로 스트림 만들기

• 임의의 수를 인수로 받는 정적 메서드 of를 이용해서 스트림을 만들 수 있다.

• empty 메서드로 비어있는 스트림을 생성할 수도 있다.

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null이 될 수 있는 객체로 스트림 만들기 (자바 9)

• 자바 9에서는 null이 될 수 있는 객체를 스트림으로 만들 수 있는 메서드가 추가되었다.

• 다음 두 코드는 같은 기능을 한다.

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배열로 스트림 만들기

• 배열을 인수로 받는 정적 메서드 Arrays.stream을 이용해서 스트림을 만들 수 있다.

• 기본형 특화 스트림을 반환한다.

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무한 스트림 만들기

• iterate와 generate 두 정적 메서드를 이용해서 무한 스트림, 크기가 고정되지 않은 스트림을 만들 수 있다.

• 이 메서드로 만든 스트림은 요청할 때마다 주어진 함수를 이용해서 값을 만든다.

• 보통 limit과 함께 사용한다.

iterate 메서드

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• 다음 코드에서 limit을 제거하면 2씩 커지는 수를 출력하는 것을 무한 반복한다.

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• 다음은 iterate로 피보나치 수열을 출력하는 코드다.

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• 자바 9의 iterate는 Predicate를 인수로 받는 메서드를 지원한다.

• 다음 코드는 0에서 시작해서 4씩 커지는 수를 생성하다가 100 이상이 되면 생성을 중단한다.

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• filter로 같은 결과를 얻을 수 있을 것이라고 생각할 수 있지만, 그렇지 않다.

• filter 메서드는 언제 이 작업을 중단해야 하는지 알 수 없기 때문이다.

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• 스트림 쇼트서킷을 지원하는 takeWhile을 이용하면 된다.

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• 이때 IDE는 세 개의 인수를 받는 iterate를 사용하는 것을 추천한다.

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generate 메서드

• iterate와 달리 생상된 각 값을 연속적으로 계산하지 않는다.

• Supplier를 인수로 받아서 새로운 값을 생산한다.

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• 다음 코드는 랜덤 수 10개를 생성한다.

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• 여기서 사용한 발행자(supplier)는 상태가 없는 메서드, 즉 나중에 계산에 사용할 어떤 값도 저장해두지 않는다.

• 하지만 발행자에 꼭 상태가 없어야 하는 것은 아니다. 발행자가 상태를 저장한 다음에 스트림의 다음 값을 만들 때 상태를 고칠 수도 있다.

중요한 점은 병렬 코드에서는 발행자에 상태가 있으면 안전하지 않다는 것이다.

• 다음은 generate를 이용한 피보나치 수열 구하는 코드다.

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• 만든 객체(fib)는 가변 상태 객체다. getAsInt를 호출하면 객체 상태가 바뀌며 새로운 값을 생산한다.

• iterate를 사용했을 때는 각 과정에서 새로운 값을 생성하면서도 기존 상태를 바꾸지 않는 순수한 불변 상태를 유지했다.

• 스트림을 병렬로 처리하면서 올바른 결과를 얻으려면 불변 상태 기법을 고수하는 것이 중요하다.