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Stream

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Stream 이란?

자바 스트림은 순서로 적용되고 변경할 수 없는 함수 모음을 추상화한 것입니다. 스트림과 스트럭처에 가장 중요한 차이점은 스트림이 데이터를 보유하지 않는다는 것입니다. 해당 데이터에 대해 작동하는 기능만 지정할 수 있고, 스트림에서 작업을 수행하면 원본 스트림에 영향을 미칩니다.

스트림을 사용하는 경우

스트림은 데이터가 흐르는 파이프라인과 데이터에서 작동하는 기능을 나타냅니다. 이 파이프라인은 스트림 소스, 0개 이상의 중간작업, 터미널 작업으로 구성됩니다. 따라서 스트림은 데이터 기반 기능과 관련된 다양한 애플리케이션에서 사용할 수 있습니다.

/*
짝수 값만 선택하고 입력을 두 배로 늘려서 리스트로 반환하는 스트림 적용
*/
List numbers = new Arrays.asList(1, 2, 3, 4);
List result = numbers.stream()
.filter(e -> (e % 2) == 0)
.map(e -> e * 2)
.collect(toList());

Java 스트림의 일반적인 작업

java 8 이상에서는 stream() 메서드를 호출하여 모든 컬렉션에서 스트림을 쉽게 얻을 수 있습니다. 다음에는 항상 접하게 될 몇 가지 기본 기능이 있습니다.

  • filter(): 원본의 일부 요소를 포함하는 새 스트림을 반환합니다. 새 스트림에 반환되어야 하는 요소를 계산하기 위해 조건자를 수락하고 나머지는 제거합니다.
  • map(): 스트림 요소를 다른 것으로 변환하고, 스트림의 모든 요소에 적용할 함수를 받아들이고, 매개변수 함수가 생성한 값의 스트림을 반환합니다. Map을 사용하면 스트림 내부의 데이터에 대한 계산을 수행할 수 있습니다.
  • reduce(): 스트림을 단일 요소로 축소합니다. 모든 정수 값을 합산하려면 이 기능을 사용하면 됩니다.
  • collect(): 스트림에서 벗어나 List와 같은 구체적인 값 컬렉션을 얻는 방법입니다.

스트림 예: 피해야 할 잠재적인 문제

java streaming api를 사용할 때 몇 가지 주의 사항이 있으며 때로는 스트림 처리가 불가능해질 수 있습니다.

class Person {
	Gender gender;
	String name;
	public Gender getGender() { return gender; }
	public String getName() { return name; }
}
 
enum Gender { MALE, FEMALE, OTHER }

이는 필드에 일부 게터가 있는 일반적인 Java Bean입니다. 이제 이러한 사람의 목록이 있고 해당 목록에 있는 모든 “Female” 사람의 대문자 이름 목록을 가져오고 싶다고 가정해 보겠습니다.

List names = new ArrayList();
List people = ...
people.steam()
.filter(p -> p.getGender() == Gender.FEMALE)
.map(Person::getName)
.map(String::toUpperCase)
*.forEach(name -> names.add(name));*

우리는 모든 단계에서 수행해야 할 작업의 사양을 따르지만 문제는 공유 상태의 변형에 있습니다. 우리는 스트림의 성격에 대해 전혀 알지 못하며 스트림이 병렬인 경우 스트림에 요소를 동시에 추가하면 오류가 발생할 수 있습니다.

피해야 할 또 다른문제

중간 작업만 지정되고 터미널 작업이 실수로 누락된 경우 출력에 아무것도 표시되지 않습니다. 이는 터미널 작업이 있을 때만 중간 작업이 실행되기 때문입니다.

예를 들어 다음 코드는 출력을 인쇄하지 않습니다.

Stream.of("Cathy", "Alba", "Beth")
.filter(s -> {
System.out.println("filter " + s);
return true;
});

각 요소가 모든 작업을 통과하기 때문에 출력 순서는 다소 놀랍습니다. 일부 프로그래머가 가정하는 것과는 달리 모든 요소는 먼저 filter()를 통과한 다음 forEach()를 통과합니다). 예를 들어

Stream.of("Cathy", "Alba", "Beth").
filter(s -> {
System.out.println("filter: " + s);
return true;
})
.forEach(s -> System.out.println("forEach: " + s));

출력은 다음과 같습니다.

filter: Cathy
forEach: Cathy
filter: Alba
forEach: Alba
filter: Beth
forEach: Beth

동시성 오류를 방지하기 위해 Java Stream Collect 사용

대신 스트림을 결과 목록으로 수집하여 동시성과 가변성이 스트림 프레임워크의 책임이 되도록 해야 합니다. 이를 수행하는 방법의 예는 다음과 같습니다.

List people = ...
List name = people.stream()
.filter(p -> p.getGender() == Gender.FEMALE)
.map(Person::getName)
.map(String::toUpperCase)
.collect(Collections.toList());

일반적으로 Collectors 클래스는 스트림을 구체적인 컬렉션으로 변환하는 데 필요한 거의 모든 기본 요소를 제공합니다. 한 가지 예는 toMap() 수집기 입니다. 요소를 맵에 필요한 키-쌍 값으로 변환하는 방법에 대해 혼란스러울 수 있습니다.

이렇게 하려면 요소를 키로 변환하는 함수와 값을 생성하는 또 다른 함수를 지정합니다. 다음은 동일한 사람들의 흐름을 지도에 수집하는 예입니다.

List people = Map<String, Person> names = people.stream()
.collect(Collectors.toMap(p -> p.getName(), p -> p));

toMap 메소드에 제공된 첫 번째 함수는 요소를 키로 변환하고 두 번째 함수는 맵의 값으로 변환합니다.

Java Stream Intermediate 및 터미널 작업

java 스트림의 장점 중 하나는 느리게 평가된다는 것입니다.스트림에 대한 일부 작업, 특히 스트림의 인스턴스를 반환하는 함수인 filter, map을 Middle 이라고 합니다. 이는 지정 시 평가되지 않음을 의미합니다. 이는 지정 시 평가되지 않음을 의미합니다. 대신 해당 작업의 결과가 필요할 때 계산이 수행됩니다.

즉, 다음과 같이 코드를 지정하면 됩니다.

Stream names = people.stream()
.filter(p -> p.getGender() == Gender.FEMALE)
.map(Person::getName)
.map(String::toUpperCase);

어떤 이름도 즉시 수집되어 대문자로 표시되지 않습니다. 그렇다면 계산은 언제 이루어질까요? 터미널 작업이 호출 될 때 작동됩니다.

스트림 이외의 것을 반환하는 모든 작업은 터미널 입니다. forEach, Collect, Reduce와 같은 작업은 터미널입니다. 이는 대량의 데이터를 처리할 때 스트림을 특히 효율적으로 만듭니다.

성능 관점에서 중간 작업의 순서는 매우 중요합니다.

예를 들어, map()이 filter()보다 먼저 지정되면 map()이 여러 번 호출됩니다. 그러나 map()보다 먼저 filter()를 지정하면 map()이 한 번만 호출되므로 성능이 향상됩니다.

키워드

  • 순서로 적용되고 변경할수 없는 함수들을 추상화한것
  • 데이터에 대해 작동하는 기능에 대해 적용
  • 일반적인 작업
    • filter
    • map
    • reduce
    • collect

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