본 포스팅은 '모던 자바 인 액션'을 참고하여 작성하였습니다.

Stream

스트림은 Java8 에서 람다와 같이 등장한 Java API입니다.
스트림은 자바에 존재하는 자료구조인 컬렉션, 배열 등에 저장된 데이터의 참조
반복을 처리해주는 API입니다.

스트림은 람다 표현식과 결합하여 사용할 때 강점을 발휘하며 기존의 Iterator나
직접 구현 반복자보다 유용하게 컬렉션 데이터를 처리할 수 있게 해줍니다.

Stream의 사용예시

그럼 기존의 코드와 스트림을 이용한 코드를 비교하면서 스트림을 사용하는 이유와
사용 방법을 알아보겠습니다.

// 기존의 자바 코드
List<Dish> lowCaloricDishes = new ArrayList<>();
for(Dish dish: menu) {
    if(dish.getCalories() < 400) {
        lowCaloricDishes.add(dish);
    }
}
Collections.sort(lowCaloricDishes, new Comparator<Dish>() {
    public int(Dish dish1, Dish dish2) {
        return Integer.compare(dish1.getCalories(), dish2.getCalories());
    }
});
List<String> lowCaloricDishesName = new ArrayList<>();
for(Dish dish: lowcaloricDishes) {
    lowCaloricDishesName.add(dish.getName());
}

// Stream을 이용한 자바8 코드
List<String> lowCaloricDishesName =
        menu.stream()
            .filter(d -> d.getCalories() < 400)
            .sorted(comparing(Dish::getCalories))
            .map(Dish::getName)
            .collect(toList());

먼저 위의 코드는 보통 흔하게 사용되는 방법입니다. 하지만 아래처럼 Stream과 람다를 조합하면
굉장히 간결하고 직관적인 코드를 생성할 수 있게 됩니다. 또한 아래 코드에서
menu.stream() 부분을 menu.parallelStream()으로 호출하게 되면 이 코드를
멀티코어 아키텍처에서 병렬로 실행할 수 있게 됩니다.

Stream을 사용하는 이유

위에서 확인한 Stream의 장점을 정리하면 다음과 같습니다

• 코드를 선언형으로 구현할 수 있어 유지보수가 용이해지고 가독성이 향상됩니다.
• 여러 빌딩 블록 연산을 연결해서 복잡한 데이터 처리 파이프라인을 만들 수 있습니다.
• 병렬화가 가능해져 성능이 향상됩니다

이 세 가지가 스트림의 가장 큰 장점들입니다. 스트림은 filtering, mapping등을 통해
데이터를 요구사항에 맞추어 필터링하고 데이터를 수집하기에 용이합니다.

Stream의 데이터 처리 연산

Stream에는 앞에서 본 연산들을 포함해 네 가지의 데이터 처리 연산을 제공합니다

filter

람다를 인수로 받아 스트림에서 특정 요소를 제외시킵니다.

map

람다를 이용해서 한 요소를 다른 요소로 변환하거나 정보를 추출합니다

limit

정해진 개수 이상의 요소가 스트림에 저장되지 못하게 스트림 크기를 제한합니다

collect

스트림을 다른 형식(컬렉션 등)으로 변환합니다.

Stream의 특징

스트림은 기존의 컬렉션 방식과 어떠한 차이점을 가지고 있는지 알아보도록 하겠습니다.

Stream은 요청될 때에만 요소를 계산한다

컬렉션은 현재 자료구조가 포함하는 모든 값을 메모리에 저장하는 방식을 사용합니다.
하지만 스트림은 이론적으로 요청할 때에만 요소를 계산하는 고정된 자료구조로
사용자가 요청하는 값만 스트림에서 추출할 수 있게 해줍니다.

Stream은 딱 한 번만 탐색할 수 있다

반복자와 마찬가지로 스트림도 한 번만 탐색할 수 있습니다. 즉 탐색된 스트림의 요소는
소비되며 한 번 탐색한 요소를 다시 탐색하려면 초기 데이터 소스에서 새로운 스트림을
만들어서 사용해야 합니다.

Stream은 내부 반복을 사용한다

컬렉션 인터페이스에서 for 등을 사용하여 사용자가 직접 요소를 반복하는 일을
외부 반복이라고 합니다. 하지만 스트림 라이브러리는 반복을 알아서 처리하는
내부 반복을 사용하기 때문에 함수에서 어떤 작업을 수행할지만 지정해주면
나머지 반복 작업은 스트림 라이브러리에서 처리해줍니다.

결국 이와 같은 특성이 병렬성으로 이어지는데, 외부 반복에서는 병렬성을
synchronized와 같은 키워드를 사용해서 직접 관리해줘야 하는 반면 스트림은
반복을 내부적으로 처리하므로 코드를 병렬 처리하기가 편리해집니다.