스트림을 주의해서 사용하기

바인하·2024년 3월 17일

이펙티브 자바 스터디를 진행하면서, 스트림 관련 아이템을 읽고 추가적으로 정리한 내용들을 작성해보았습니다.

스트림이란

스트림 : 데이터 원소의 유한/무한 시퀀스
스트림 파이프라인 : 데이터 원소들로 수행하는 연산 단계를 표현하는 개념
- 소스 스트림에서 시작해 종단연산으로 끝난다
- 그 사이에 하나 이상의 중간 연산이 있을 수 있다 (중간 연산 - 스트림을 어떠한 방식으로 변환)
- 중간연산은 한 스트림 → 다른 스트림으로 변환한다

스트림의 종단 연산과 중간 연산

종단 연산
- forEach(Consumer<? super T> consumer) : Stream의 요소를 순회
- count() : 스트림 내의 요소 수 반환
- max(Comparator<? super T> comparator) : 스트림 내의 최대 값 반환
- min(Comparator<? super T> comparator) : 스트림 내의 최소 값 반환
- allMatch(Predicate<? super T> predicate) : 스트림 내에 모든 요소가 predicate 함수에 만족할 경우 true
- anyMatch(Predicate<? super T> predicate) : 스트림 내에 하나의 요소라도 predicate 함수에 만족할 경우 true
- noneMatch(Predicate<? super T> predicate) : 스트림 내에 모든 요소가 predicate 함수에 만족하지않는 경우 true
- sum() : 스트림 내의 요소의 합 (IntStream, LongStream, DoubleStream)
- average() : 스트림 내의 요소의 평균 (IntStream, LongStream, DoubleStream)
중간 연산
- filter(Predicate<? super T> predicate) : predicate 함수에 맞는 요소만 사용하도록 필터
- map(Function<? Super T, ? extends R> function) : 요소 각각의 function 적용
- flatMap(Function<? Super T, ? extends R> function) : 스트림의 스트림을 하나의 스트림으로 변환
- distinct() : 중복 요소 제거
- sort() : 기본 정렬
- sort(Comparator<? super T> comparator) : comparator 함수를 이용하여 정렬
- skip(long n) : n개 만큼의 스트림 요소 건너뜀
- limit(long maxSize) : maxSize 갯수만큼만 출력

스트림 파이프라인의 지연 연산과 최적화

지연 평가 : 결과값이 필요할 때까지 계산을 늦추는 기법
- 대용량 데이터에서, 실제로 필요하지 않은 데이터들을 탐색하는 것을 방지해 속도를 높일 수 있다

💡
1. 스트림 파이프라인 실행시, JVM 은 곧바로 스트림 연산 실행 X
2. 최소한으로 필수적인 작업만 수행하고자 지연 연산을 위한 준비 작업을 수행 (스트림 파이프라인이 어떤 중간연산과 종단 연산으로 구성되어있는지에 대한 검사)
3. 이를 바탕으로 JVM 은 사전에 최적화 방법을 찾아내 계획함
4. 해당 계획에 따라 개별 요소에 대한 스트림 연산을 수행함

종단 연산이 호출될 때 이루어지며, 종단 연산에 쓰이지 않는 데이터 원소는 계산에 쓰이지 않는다 (Short-Circuit 방식)
limit(n) 연산이 내부적으로 자신에게 도달한 요소가 n 개가 되었을 때 스트림 내 다른 요소들에 대해 더 이상 순회하지 않고 탈출하도록 만들었기 때문에, 아래와 같은 출력 결과가 나온다

void test() {
	List<String> list = List.of("abcde", "asdfasdf", "aa", "zzzzzzzz", "bbb");
		list.stream()
			.filter(x -> x.length() >= 5)
			.peek(x -> System.out.println("intermediate : " + x))
			.limit(2)
			.forEach(x -> System.out.println("terminate : " + x));

intermediate : abcde
terminate : abcde
intermediate : asdfasdf
terminate : asdfasdf

지연평가가 무한 스트림을 다룰 수 있게 해주는 열쇠
- 크기가 정해져있지 않으므로 중복 제거가 불가
  → limit () 과 같은 short-circuit 연산을 통해 유한 스트림으로 변환함으로써 가능해진다
- 중복을 제거하는 distinct() 나, 전체 데이터를 정렬하는 sort() 연산들을 Stateful 연산이라고 함
  하지만 이는 지연 평가를 무효화시키고, 결과를 생성하기 전에 전체 데이터를 탐색하는 결과를 초래한다

void test() {
	List<String> list = List.of("abcde", "asdfasdf", "aa", "zzzzzzzz", "bbb");
		list.stream()
			.filter(x -> x.length() >= 5)
			.peek(x -> System.out.println("intermediate : " + x))
			.sorted()
			.limit(2)
			.forEach(x -> System.out.println("terminate : " + x));

intermediate : abcde
intermediate : asdfasdf
intermediate : zzzzzzzz
terminate : abcde
terminate : asdfasdf

종단 연산이 없는 스트림 파이프라인은 아무일도 하지 않는 명령어와 동일하다

Char 값을 처리할 때는 스트림 값을 삼가는 편이 나은 이유는 ?

인코딩 문제: 스트림은 기본적으로 바이트 기반이라, CHAR 값을 처리할 때 스트림을 사용하면 인코딩 문제가 발생할 수 있다
- 특히, 문자 데이터를 바이트로 변환하고 다시 CHAR로 변환할 때
텍스트 데이터의 추상화: 자바에서는 Reader 및 Writer 클래스와 같은 텍스트 데이터를 다루기 위한 특수한 스트림 클래스가 제공되기에, 이 클래스를 사용하면 문자 데이터를 효과적으로 다룰 수 있고, 인코딩 및 디코딩 문제를 줄일 수 있다