Stream API

스트림이란?

: Java 8 API 에 새로 추가된 기능이며,

데이터 처리 연산을 지원하도록 소스에서 추출된 연속된 요소

• 예시) 메뉴에 요리들이 적혀있다. 400칼로리 미만이면서, 칼로리 순으로 정렬한 요리의 이름을 추출해보자

// 기존 자바 코드
List<Dish> lowCaloricDishes = new ArrayList<>();
for (Dish dish : menu) {
		if (dish.getCalories() < 400 ) {
				lowCaloricDishes.add(dish);
		}
}

Collections.sort(lowCaloricDishes, new Comparator<Dish>() {
		@Override
		public int compare(Dish dish1, Dish dish2) {
				return Integer.compare(dish1.gerCalories(), dish2.getCalories());
		}
});

List<String> lowCaloricDishesName = new ArrayList<>();
for (Dish dish : lowCaloricDishes) {
		lowCaloricDishesName.add(dish.getName());
}

// 자바 8
List<String> lowCaloricDishesName = menu.stream()
																				.filter(dish -> dish.getCalories() < 400)
																				.map(Dish::getName)
																				.collect(toList());

• 주요 특징
  1. 파이프라이닝 : 대부분의 스트림 연산은 스트림 연산끼리 연결해서 커다란 파이프라인을 구성할 수 있도록 스트림 자신을 반환 → 게으름(laziness), 쇼트서킷(short circuiting)
  2. 내부 반복 : 내부 반복을 지원

스트림과 컬렉션

공통점 : 연속된 요소의 형식의 값을 저장하는 자료구조의 인터페이스를 제공. 순서와 상관없이 아무 값에나 접속하는 것이 아니라 순차적으로 값에 접근

차이점

1. 데이터를 언제 계산하느냐

   컬렉션은 현재 자료구조가 포함하는 모든 값을 메모리에 저장하는 자료구조

   스트림은 이론적으로 요청할 때만 요소를 계산하는 고정된 자료구조

2. 데이터 반복 처리 방법

   컬렉션 인터페이스를 사용하려면 사용자가 직접 요소를 반복해야 한다.(외부반복)

   스트림 라이브러리는 반복을 알아서 처리하고 결과 스트림 값을 어딘가에 저장한다.(내부반복)

3. 예시) 컬렉션 - DVD에 저장된 영화, 스트림 - 인터넷으로 스트리밍하는 영화

스트림 연산

1. 중간 연산

   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

2. 최종 연산

   연산	반환 형식	목적
   forEach	void	스트림의 각 요소를 소비하면서 람다를 적용한다.
   count	long(generic)	스트림의 요소 개수를 반환한다.
   collect		스트림을 리듀스해서 리스트, 맵, 정수 형식의 컬렉션을 만든다.

// 예제
List<String> threeHighCaloricDishNames
			= menu.stream()
						.filter(dish -> dish.getCalories() > 300)
						.sorted((dish1, dish2)
												-> dish1.getCalories().compareTo(dish2.getCalories()))
						.limit(3)
						.map(Dish::getName)
						.collect(toList());

• filter : 람다를 인수로 받아 스트림에서 특정 요소를 제외시킨다. 예제에서는 dish.getCalories() > 300 라는 람다를 전달해 300칼로리 초과의 요리를 선택한다.
• map : 람다를 이용해서 한 요소를 다른 요소로 변환하거나 정보를 추출한다. 예제에서는 메서드 참조를 사용했지만, dish -> dish.getName() 이런 식의 람다 표현식을 사용할 수 있다.
• limit : 정해진 개수 이상의 요소가 스트림에 저장되지 못하게 스트림 크기를 제한한다.
• sorted : Comparator 를 사용해 정렬기준을 정해 사용한다.
• collect : 스트림을 다른 형식으로 변환한다. 예제에서는 List형식으로 반환했다.

스트림 활용

1. 필터링

   1. Predicate 를 이용한 필터링

      List<Dish> vegetarianMenu = menu.stream().filter(Dish::isVegetarian)
      											.collect(toList());

   2. 고유 요소를 이용한 필터링

      : 고유 여부는 스트림에서 만든 객체의 hashCode , equals로 결정

      List<Integer> numbers = Array.asList(1,2,1,3,3,2,4);
      numbers.stream().filter(i -> i % 2 == 0)
      				.distinct().forEach(System.out::println);

2. 슬라이싱 - 스트림의 요소를 선택하거나 스킵하는 다양한 방법

   1. Predicate 를 이용

      1. takeWhile - 이미 정렬되어 있는 상태에서 사용(최적화에 사용)

         List<Dish> sliceMenu = menu.stream().takeWhile(dish -> dish.getCalories() < 320)
         									.collect(toList());

      2. dropWhile - takeWhile과 반대, Predicate가 false가 되면 그 지점에서 작업을 중단하고 남은 모든 요소를 반환

   2. 스트림 축소
      1. limit
   3. 요소 건너뛰기
      1. skip

3. 매핑 - 특정 객체에서 특정 데이터를 선택하는 기능

   1. map
   2. flatMap - 하나의 평면화된 스트림을 반환. 스트림의 각 값을 다른 스트림으로 만든 다음에 모든 스트림을 하나의 스트림으로 연결하는 기능을 수행.

4. 검색과 매칭

   1. anyMatch - Predicate가 적어도 한 요소와 일치하는지 확인
   2. allMatch - 프레디케이트가 모든 요소와 일치하는지 검사
   3. nonMatch - allMatch와 반대
   4. findAny
   5. findFirst - 논리적인 아이템 순서가 정해져 있을 때, 이런 스트림에서 첫번째 요소를 찾을때 사용

5. 리듀싱 -스트림의 요소들을 하나의 결과로 줄이거나 결합하는 작업

   int sum = numbers.stream().reduce(0, Integer::sum))

특수형 stream()

// 1. 기본형 배열
int[] -> Arrays.stream() -> IntStream
long[] -> Arrays.stream() -> LongStream
double[] -> Arrays.stream() -> DoubleStream

// 2. 래퍼 클래스 배열
Integer[] -> Arrays.stream() -> Stream<Integer>
Long[] -> Arrays.stream() -> Stream<Long>
Double[] -> Arrays.stream() -> Stream<Double>

참고

책 - 모던 자바 인 액션
Claude.ai