[JAVA] lambda,Stream

chanyoun·2023년 1월 30일
Javalambdastream
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람다

람다식이란?

  • JDK1.8부터 추가된 기능이며, 람다식 혹은 람다함수는 함수형 언어의 특징에서 나온것으로 메서드를 하나의 식(expression)으로 표현한것이다. 실제구현에서는 익명 함수 형태로 사용된다.
    또한 람다식은 메서드의 매개변수로 전달되어질수 있고, 메서드의 결과로 반환될 수도 있다. -> 람다식으로인해 메서드를 변수처럼 다루는것이 가능하다.
        int method(){
            return (int) (Math.random()*5)+1;
        }
        //위 메서드를 람다식으로 표현하면
        (i) -> (Math.random()*5)+1;

람다식을 사용하는 이유

  • 불필요한 코드를 줄이고, 코드의 가독성을 높여 이해를 도와준다.

람다식의 특징

  • 자바에서는 ->와 같은 화살표의 형태를 기호로 사용하여 매개변수를 함수 바디로 전달한다.

  • 람다식의 형태는 () -> { ... }; 과 같이 이루어져있고 ()에는 파라미터가 {...}에는 실행문이 들어간다.

        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(1);
        list.add(2);
        list.add(3);

        list.stream().forEach((Integer i) -> {System.out.println("list = " + i);});
        /*결과
            list = 1
            list = 2
            list = 3
        */
  • (Integer i) -> {System.out.println("list = " + i);} 이 코드가 위에서 말한 람다식의 형태이다.
    • (Integer i) -> System.out.println("list = " + i) 실행문이 한줄로 이루어져 있을때 중괄호를 뺄수있다. 이때 ;세미콜론도 빼줘야한다.
    • 또한 위 코드처럼 파라미터의 타입이 예측가능하다면 i -> System.out.println("list = " + i) 와 같이 타입을 생략해줘도 된다.
    • 마지막으로
      System.out.println("list = " + i)
      (System.out::println)와 같이 표현해줄수도있다.

  • 람다표현식을 담을수 있는타입

    • 람다표현식은 변수에 대입이 가능하다. 이때 변수의 타입은 함수형 인터페이스 일수있다. 함수형 인터페이스란 하나의 추상 메소드를 갖는 인터페이스를 말한다.

    • 함수형 인터페이스로 사용할 인터페이스는 하나의 메서드만을 가질수있으며 이는 @FunctionalInterface를 인터페이스 위에 적어줌으로서 컴파일 검사를 진행할수있다.
      @FunctionalInterface // 이런식으로 
public interface InterfaceSample{
	void testMethod()
}
    • 위 코드에서는 testMethod()메서드가 하나라 오류가 안나지만 추가적인 메서드가 있다면 오류가 발생하게 된다.
    • 우리가 함수형 인터페이스를 정의할 일은 많지않기때문에 참고만 하자.

함수형 인터페이스

  • 아래 인터페이스는 타입이 모두 Generic 타입이다. -> 기본형 타입의 값을 처리할때도 래퍼 클래스를 사용한다.
  • 함수형 인터페이스 종류로는
    여기서 T는 Type을 R은 Return Type을 나타낸다
    java.lang.Runnable -> 매개변수도 없고, 반환값도 없다
    Supplier<T> -> 매개변수는 없고, 반환값만 있다. (랜덤숫자 출력해줄때 등..)
    Consumer<T> -> Supplier와 반대로 매개변수만 있고, 반환값이 없다.(매개변수를 받아 출력할때 등..)
    Function<T,R> -> 일반적인 함수, 하나의 매개변수를 받아서 결과를 반환한다.(사용할때 apply 이용)
    public interface Function<T, R> {
 R apply(T t);
}

Predicate<T> -> 조건식을 표현하는데 사용된다. 매개변수는 하나, 반환타입은 boolean

  //Predicate<T>의 사용예시, String의 length가 0이면 true를 반환
    Predicate<String> isEmptyStr = s -> s.length() ==0;
    String s = "";
    if(isEmptyStr(s)){
      System.out.println("This is an empty String.");
    }

  • 매개변수가 두개인 함수형 인터페이스
    T,U,V,W.. 모두 매개변수를 의미한다.
    Biconsumer<T,U> -> 두개의 매개변수만 있고, 반환값이 없다.
    BiPredicate<T,U> -> 조건식을 표현하는데 사용, 매개변수는2개, 반환값은 boolean.
    BiFunction<T,U,R> -> 두개의 매개변수를 받아 하나의 결과를 반환

  • 매개변수가 3개 이상일때

    • 매개변수가 3개이상일때는 우리가 직접 함수형 인터페이스를 선언하여 만들어야한다.

    Function, Predicate에 존재하는 메서드가 궁금하다면(클릭)

메서드 참조

  • 메서드 참조를 통해 람다식을 간략히 작성할수 있다.
    단 메서드 참조를 사용하기 위해서는하나의 메서드만을 호출하는 람다식이여야한다.
  • 메서드 참조로 바꾸는 여러 예제
Functional<String,Integer> f = (String s) -> Integer.parseInt(s);
Functional<String,Integer> f = Integer::parseInt;

//생성자의 메소드 참조
Supplier<MyClass> s = () -> new MyClass();
Supplier<MyClass> s = MyClass::new;

//매개변수가 있는 생성자
Function<Integer,MyClass> f = (i) -> new MyClass(i); //람다식
Function<Integer,MyClass> f2 = new MyClass:: new; // 메서드 참조

Stream

Stream이란

  • Collection F/W를 통해 관리하는 데이터를 처리하기 위해 주로 사용한다.

  • 기존에 우리는 List 에서는 정렬을위해 Collection.sort()를 사용하고, 배열을 정렬할때는 Arrays.sort()를 사용했는데 스트림을 사용하면 데이터 소스를 추상화시켜 같은 기능의 메서드들의
    중복을 해결할수 있다.

Stream의 특징

  1. Stream은 데이터 소스를 변경하지 않는다.
    스트림은 데이터 소스로부터 데이터를 읽기만하며, 데이터 소스를 변경하지않는다. 정렬된 결과가 필요하다면 결과값을 컬렉션이나 배열에 담아 반환할수 있다.
Stream<String> strStream1 = strList.stream();// strList는 정렬되지 않은 list라 할때
List<String>sortedStrList = strStream1.sorted().collect(Collectors.toList()); //이런식으로 정렬한 Stream을 저장후 사용가능하다

  1. Stream은 일회용이다.
    스트림은 한번 사용하면 닫혀서 다시사용할수없다. 이미 사용한 스트림을 재사용하고싶다면 스트림을 다시 생성해야한다.

  2. 스트림은 작업을 내부 반복으로 처리한다.
    스트림은 반복문을 내부에 숨길수있다. forEach()라는 스트림에 정의된 메서드를 통해 반복된 행위를 할수있다.

for(String str:strList)
        System.out.println(str);

        stream.forEach(System.out::println) // (str) -> System.out.println(str)을 메서드 참조를 통해 표현;

Stream메소드


오타(forEact -> forEach)

Stream 객체 생성

  1. Collection

          List<String> list = Arrays.asList("A","B","C");

      Stream<String> stream = list.stream();
  • stream()은 컬렉션들의 최고 조상인 Collection에 정의되어 있기때문에 Collection의 자손인 List와 Set을 구현한 컬렉션 클래스들은 모두 .stream()을 통하여 스트림을 생성할수있다.
  1. 배열
  • stream.of 또는 Arrays.stream을 사용하여 문자열 스트림을 생성할수있다.
  • int, long, double과 같은 기본형 배열을 소스로 하는 스트림은 IntStream,Arrays.stream을 사용하여 만들수있다.
  1. 특정 범위
  • IntStream과 LongStream은 지정된 범위의 연속된 정수를 스트림으로 생성하는 range()와 rangeClose()를 가지고있다.
    range() -> 경계의 끝이 포함되지 않는다.
    ranged() -> 경계의 끝이 포함된다.

Stream 파이프라인

  • Stream은 연산의 연결을 통해 파이프라인을 구성할수있다. 즉 다양한 연산을 조합할수 있다.

  • 이때 각 연산에 필요한 람다표현식을 적용하는것이 중요하다

  • 스트림은 중간연산과 최종 연산이 있다.

  • 중간 연산
    최종 연산이 실행되어야 중간연산이 처리된다.즉 중간연산들로만 구성된 메소드 체인은 실행되지 않는다.

  1. skip(), limit()
    skip(3) -> 처음 3개의 요소를 건너뛴다.
    limit(5) -> 스트림의 요소를 5개로 제한한다.

    IntStream intStream=IntStream.rangedClosed(1,10);
       intStream.skip(3).limit(5).forEach(System.out::print); //4,5,6,7,8

  2. filter(),distinct()
    distinct() -> 중복된 요소들을 제거한다.
    filter() -> 주어진 조건에 맞지 않는 요소를 걸러낸다. 이때 filter()는 매개변수로 Predicate를 필요로한다
    Predicate대신 i -> i%2 ==0 와 같은 람다식을 사용해도 된다.

    intStream.filter(i->i%2==0).forEach(System.out::print);

필요에따라 .filter().filter() 처럼 여러개의 filter를 연결해도 된다.

  1. sorted()
    sorted()는 Stream을 정렬할때 사용한다.

  2. map()
    map()은 Stream의 요소에서 저장된 값들중 원하는 필드만 뽑아내거나 특정 형태로 변환할때 사용하며, 연산결과는 Stream<T>이다.

    List<String> names=Arrays.asList("John","Jane","Jim");

       // Use the map method to convert each name to uppercase
       List<String> upperCaseNames=names.stream()
       .map(name->name.toUpperCase())
       .collect(Collectors.toList());

       // Print the result
       upperCaseNames.forEach(System.out::println);

       //result
       JOHN
       JANE
       JIM

  3. mapToInt(),mapToLong(),mapToDouble()

  • map()의 연산결과는 Stream<T>이다. 이때 스트림의 요소를 숫자로 변환하는 경우 IntStream과 같은 기본형 스트림으로 반환하는게 더 유리할때가 있다. 이때 사용하는것이 위 3개의 메서드이다.

  • Stream<T>는 count()만 지원하지만 IntStream과 같은 기본형 스트림은 sum(), average(), max(), min() 숫자를 다루기 편한 메서드를 제공한다.

  • sum(), average(), max(), min()이 4개의 메서드들은 최종연산이라 sum()과 average()를 출력한다던가 두개를 연속으로 사용할수 없다.

  • 반대로 IntStream을 Stream로 변환할때는 mapToObj()를 Stream로 반환할때는 boxed()를 사용한다.

  1. flatMap()

  • 스트림의 요소가 배열이거나 map()의 연산결과가 배열일때, 즉 스트림의 타입이 Stream<T[]>인 경우, Stream로 다루는게 편할때가 있는데 이때 map대신 flatMap()을 사용하면 된다.

  • 즉, 메서드에 의해 생성된 모든 개별 스트림이 하나의 단일 스트림으로 병합된다고 생각하면된다.

  1. peek()
    peek()은 연산과 연산 사이에 올바르게 처리가 되고있는지 확인하고 싶을때 사용한다.
    filter() 또는 map()의 결과를 확인할때 유용하다.

  • 최종연산

    • 중간 연산을 통해 가공된 스트림을 최종연산을 통해 소모하며 결과를 출력한다.
    • 위에서도 말했지만 최종 연산후 소모한 스트림은 재사용이 불가능하다.
            List<String> list = Arrays.asList("APPLEMANGO","BANANA","CHOCOLATE");

         List<String> isContainApple = list.stream()
              .filter(str -> str.contains("APPLE"))
              .collect(Collectors.toList());
         System.out.println(isContainApple);
         //출력
         // [APPLEMANGO]
    • 위 코드와 같이 filter(중간연산) -> collect(최종연산) 으로 이루어져야 우리가 원하는 결과가 나온다.

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