코테를 풀때 나는 보통 원시 For문을 활용해서 반복문을 처리하는 경우가 많았다! 이유는... 스트림에 대해서 잘 몰랐기 때문!
그런데 다른 사람의 풀이를 살펴보다보면 stream이라는 api를 통해 아주 간결하게 표현한 사람들이 많았다. (한줄좌..)

그래서 for문과 stream의 차이가 무엇인지 궁금해져서 여러 자료를 찾아보고 이렇게 정리하게 되었다.

(모든 자료들은 아래 출처들에서 발췌했음을 사전에 밝힙니다!)

🕵️‍♂️ for과 stream의 차이점

	원시 for문	향상된 for문	stream
형식	for(초기화 ; 조건 ; 후처리)	for( Integer i : list)	stream 생성 -> 중간 연산 -> 최종 연산
등장 시기	java1부터	java5 부터 등장	java8부터 등장
특징	대체로 가장 좋은 성능을 보임	가독성 & 안정성 증가	가독성 증가

1. 원시 for문

// 전통적인 for문
public static void mian(String[] args){
	List<Integer> list = List.of(1,2,3,4,5);
    	for(int i = 0 ; i <list.size(); i ++){
    		System.out.println(list.get(i));
          		  }
     }

전형적인 for 문이다!

2. 향상된 for 문

//for each
public static void main(String[] args){
	List<Integer> list = List.of(1,2,3,4,5);
	for(Integer i : list){
    	System.out.println(i);
		}
 }

전통 방식으로 반복문을 돌리다보면 java.lang.IndexOutOfBoundsException: Index: 6, Size: 5 와 같은 내부 인덱스를 벗어나는 반복문 처리에 대해서 이런 에러를 마주친 적이 꼭 있을텐데, 향상된 for each문은 이러한 에러를 마주칠 일이 없다.

배열 혹은 리스트의 인덱스로 반복을 진행하는 것이 아니라, 내부 원소들을 모두 반복하기 때문.

그래서 안정성이 증가된다고 표현한다.

3. stream

//stream
public void introduceStream(List<Integer> numbers){
	return numbers.stream()
    			.filter(number -> number > 5)
                .map(Distance::new)
                .collect(Collectors.toList());
}

java8 부터 등장한 stream의 형태.
stream 생성 -> 중간 연산 -> 최종 연산의 형태로 작성함.

🕵️‍♂️ for과 stream의 공통점, 그렇다면 뭘 사용해야하나요?

for 과 stream은 다량의 데이터 처리 작업에 사용한다는 공통점이 있다. 그렇다면 어떤 상황에서 어떤 것을 사용해야 할까?

코드 블록 vs 함수 객체

for 문 - 코드블록

• 코드블럭으로 표현 됨.

stream 파이프라인 - 함수 객체 (람다식, 메서드 참조 사용)

• 스트림은 함수객체로 표현되며, 람다식이나 메서드 참조가 가능함.

• 이는 표현을 간결하게 해줌

• 그러나, 람다식이기 때문에 외부변수(지역 변수)를 사용하여 수정할 수 없다는 단점이 존재. 이와 관련해서는 여기 링크를 참고하면 설명이 잘 나와있다!

• 예시

public int subtractByFor(int baseNumber , List<Integer> numbers){
	for(int number: numbers){
    	if(number % 2 ==0){
        	baseNumber -= number;
        }
    }
    
    return baseNumber;
}

public int subtractByStream(int baseNumber, List<Integer> numbers){
	numbers.stream()
    		.filter(number -> number % 2 ==0)
            .forEach(number -> baseNumber -= number); // 컴파일 에러 
            
    return baseNumber;
}

이 외에도.. stream은 continue, break를 이용한 로직은 사용 불가!

외부 반복 (how) vs 내부 반복(what)

• 이미지 출처 : https://cornswrold.tistory.com/293

이렇게 보면 조금 어려울 수 있는데, 실은 간단한 개념이다!

public int byFor(List<Integer> numbers) {
	Set<Integer> duplicationRemoved = new HashSet<>();
    for(int number : numbers){
    	duplicationRemoved.add(number);
    }
    return duplicationRemoved.size();
}

• for문을 사용한 중복 제거한 뒤, 그 개수를 세는 함수
• How(어떻게) 중심으로 외부에 로직이 노출되는 구조 => 외부반복!

public int byStream(List<Integer> numbers) {
	return (int) numbers.stream()
    		.distinct()
            .count();
}

• stream을 사용한 중복 제거한 뒤, 그 개수를 세는 함수
• what(무엇을) 중심으로 추상화된 메서드들, 로직이 노출되지 않음 => 내부반복!

그럼 어떤 것이 가독성이 좋아요?

음... 때에 따라 다르다.

• 우아한 테크 / [10분 테코톡] 크리스, 로마의 stream vs for

우테코 테코톡 발표 자료를 캡쳐본인데, 확실히 for문과 if문이 중첩된 for문보다 stream의 가독성이 좋아보인다.

하지만 그렇다고 stream이 항상 가독성이 좋은것도 아니다.

위 예시에서는 오히려 stream을 이용한 체이닝 방식보다 고전 이중for문 방식이 가독성이 좋다.

디버깅 측면에서는 어떤 것이 좋을까?

1. stream을 사용했을때의 에러 스택 트레이스
   

• stream은 내부 메소드들을 참조하는 형식이기 때문에 에러 스택 트레이싱이 다소 어렵다.
• 게으른(지연) 연산의 특성 때문에 라인에 따른 순차적인 에러 트레이싱이 어려움
• 지연 연산에 대한 내용은 (https://bugoverdose.github.io/development/stream-lazy-evaluation/) 이 링크에서 자세하게 알 수 있다!

2. for문을 사용했을때의 에러 스택 트레이스
   
   한눈에 봐도 에러가 간단한 것을 확인할 수 있다.

성능 측면에서는 어떤 것이 좋을까?

원시 데이터

성능은 보통 stream보다는 for-loop가 좋은편이다. 특히 원시타입의 데이터를 처리할때는 위 자료에 나와있는 정도로 압도적으로 월등하다.

그 이유는 for-loop의 개념 자체는 나온지 이미 오래되었고, 십수년간 JVM에서 내부 최적화가 잘 되어왔다. 한편 stream은 java8이 출시된 2015년도부터 나온 개념이기때문에, 최적화가 for-loop에 비해서 잘 되어있지 않은것이다.

참조 데이터

ArrayList와 같은 참조 데이터 형식에서 for문과 stream의 시간 차이는 크게 나지 않는다. (물론 for문이 미세하게 더 좋기는 하다.)

• 그 이유는 ArrayList를 순회하는 비용 자체가 무척이나 커서 for문으로 하든, stream으로 조회하든 속도의 차이가 묻혀버리는 것! (이것은 참조 데이터가 heap 메모리 구역에 저장되는 것과 관련이 있는데, 이 또한 범위를 조금 넘어가서 내가 참고한 이 자료를 살펴보는 것도 좋겠다!

시간 복잡도에 따른 차이

함수 내부의 시간 복잡도가 충분히 클때(데이터의 양이 방대할때)는 for문과 stream의 속도 차이가 거의 미미하다.

🤓 그래서.. 뭘 쓰라고?

정리하자면, 원시타입의 데이터만을 반복하고싶을 때는 무조건 for문을 사용하는 것이 성능상 좋다.

또한 주식거래와 같은 상황에서는 성능이 최우선 가치이기 때문에 성능 가장 빠른것이 보장되는 for문을 사용하는 것이 좋다.

그러나 데이터의 양이 많거나(시간 복잡도가 커지거나) 참조 타입을 반복하고 싶을때는 stream을 사용해도 성능상의 이슈가 크게 차이나지 않는다.

그럼.. 이러나 저러나 for문이 좋은것 같은데 stream 쓰지 말고 for만 써야하는거 아니에요? 라는 의문이 들수도 있다.

실무적인 부분에서 가독성과 유지보수 측면에서는 stream을 사용했을 때 갖는 이점도 클 것이다.

실제로 소프트웨어 개발을 할 때 유지보수에 들어가는 비용이 가장 크다곤 하니까 말이다.

즉, 현재 어떤 환경에 처해있는지와 목적이 무엇인지를 파악하고 반복문을 활용하는 것이 필요하다.

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참고자료

• 우아한 테크 / [10분 테코톡] 크리스, 로마의 stream vs for
• https://cornswrold.tistory.com/293
• https://dev-jwblog.tistory.com/153
• https://velog.velcdn.com/images/foureaf/post/24f8313c-7d38-4fb2-9bf8-64294604fc1b/image.png
• https://velog.io/@injoon2019/%EC%8A%A4%ED%8A%B8%EB%A6%BC%EC%9D%80-%ED%95%AD%EC%83%81-%EC%A2%8B%EC%9D%84%EA%B9%8C