Stream 생성하기

Stream은 Java 8버전에 추가된 람다를 활용할 수 있는 기술 중 하나입니다. 이전에는 for 또는 foreach문을 사용하여 요소 하나씩 꺼내어 다루는 방법을 사용하였습니다. 간단한 경우라면 이렇게해도 괜찮았지만 로직이 복잡해질수록 코드의 양이 많아져 여러 로직이 섞이게 되고, 메소드를 나눌 경우 루프를 여러 번 도는 경우가 발생하였습니다.

스트림은 데이터의 흐름입니다. 배열 또는 컬렉션 인스턴스에 함수 여러 개를 조합하여 원하는 조건을 필터링하고 가공된 결과를 얻을 수 있습니다. (자바스크립트의 filer, map 등과 비슷하다고 느꼈습니다.) 또한 람다를 이용해서 코드의 양을 줄여 간결하게 표현할 수 있습니다. 즉, 배열과 컬렉션을 함수형으로 처리할 수 있습니다.
또 하나의 장점은 간단하게 병렬처리(multi-threading)가 가능하다는 점입니다. 따라서 쓰레드를 이용하여 많은 요소들을 빠르게 처리할 수 있습니다.

Stream은 크게 생성하기, 가공하기, 결과 만들기가 존재하고 이번에는 생성하기만 다뤄보겠습니다.

배열 스트림

String[] arr = new String[]{"a", "b", "c"};  
Stream<String> stream = Arrays.stream(arr);  
Stream<String> streamOfArrayPart = Arrays.stream(arr, 1, 3); // 1~2 요소 [b, c]

컬렉션 스트림

컬렉션의 경우(Collection, List, Set)

public interface Collection<E> extends Iterable<E> {  
  default Stream<E> stream() {  
    return StreamSupport.stream(spliterator(), false);  
  }   
  // ...  
}

인터페이스에 추가된 디폴트 메소드로 Stream이 존재하기 때문에 아래와 같이 스트림을 만들 수 있다.

List<String> list = Arrays.asList("a", "b", "c");  
Stream<String> stream = list.stream();  
Stream<String> parallelStream = list.parallelStream(); // 병렬 처리 스트림

비어있는 스트림

public Stream<String> streamOf(List<String> list) {  
	return (list == null || list.isEmpty()) ? Stream.empty() : list.stream();  
}

Stream.builder()

builder를 사용하면 스트림에 직접적으로 원하는 값을 넣을 수 있습니다. 마지막에 build() 메소드로 스트림을 리턴합니다.

Stream<String> builderStream =   
	Stream.<String>builder()  
    .add("Eric").add("Elena").add("Java")  
    .build(); // [Eric, Elena, Java]

Stream.generate()

generate메소드를 사용하면 Supplier<T>에 해당하는 람다로 값을 넣을 수 있습니다. Supplier<T>는 인자는 없고 리턴값만 있는 함수형 인터페이스입니다. 람다에서 리턴하는 값이 들어갑니다.

public static<T> Stream<T> generate(Supplier<T> s) { ... }

이 때 생성되는 스트림은 크기가 정해져있지 않고 무한(infinite)하기 때문에 limit를 사용하여 특정 사이즈로 최대 크기를 제한해야 합니다.

Stream<String> generatedStream = Stream.generate(() -> "gen").limit(5); // [el, el, el, el, el]

Stream.iterate()

iterate 메소드를 이용하면 초기값과 해당 값을 다루는 람다를 이용해서 스트림에 들어갈 요소를 만듭니다. 다음 예제에서는 30이 초기값이고 값이 2씩 증가하는 값들이 들어가게 됩니다. 즉 요소가 다음 요소의 인풋으로 들어갑니다. 이 방법도 스트림의 사이즈가 무한하기 때문에 특정 사이즈로 제한해야 합니다.

Stream<Integer> iteratedStream = Stream.iterate(30, n -> n + 2).limit(5); // [30, 32, 34, 36, 38]

기본 타입형 스트림

제네릭을 사용하면 리스트나 배열을 이용해서 기본 타입(int, long, double) 스트림을 생성할 수 있습니다. 하지만 제네릭을 사용하지 않고 직접적으로 해당 타입의 스트림을 다룰 수도 있습니다. 
range 와 rangeClosed 는 범위의 차이입니다. 두 번째 인자인 종료지점이 포함되느냐 안되느냐의 차이입니다.

IntStream intStream = IntStream.range(1, 5); // [1, 2, 3, 4]  
LongStream longStream = LongStream.rangeClosed(1, 5); // [1, 2, 3, 4, 5]

제네릭을 사용하지 않기 때문에 불필요한 오토박싱(auto-boxing)이 일어나지 않습니다. 필요한 경우 boxed 메소드를 이용해서 박싱(boxing)할 수 있습니다.

Stream<Integer> boxedIntStream = IntStream.range(1, 5).boxed();
//boxed() 메소드는 IntStream 같이 원시 타입에 대한 스트림 지원을 클래스 타입(예: IntStream -> Stream<Integer>)으로 전환하여 전용으로 실행 가능한 (예를 들어 본문과 같이 int 자체로는 Collection에 못 담기 때문에 Integer 클래스로 변환하여 List<Integer> 로 담기 위해 등) 기능을 수행하기 위해 존재

Java 8 의 Random 클래스는 난수를 가지고 세 가지 타입의 스트림(IntStream, LongStream, DoubleStream)을 만들어낼 수 있습니다. 쉽게 난수 스트림을 생성해서 여러가지 후속 작업을 취할 수 있어 유용합니다.

DoubleStream doubles = new Random().doubles(3); // 난수 3개 생성

문자열 스트림

스트링을 이용해서 스트림을 생성할수도 있습니다. 다음은 스트링의 각 문자(char)를 IntStream 으로 변환한 예제입니다. char 는 문자이지만 본질적으로는 숫자이기 때문에 가능합니다.

IntStream charsStream = "Stream".chars(); // [83, 116, 114, 101, 97, 109]

다음은 정규표현식(RegEx)을 이용해서 문자열을 자르고, 각 요소들로 스트림을 만든 예제입니다. splitAsStream의 문자열을 compile의 RegEx로 자릅니다.

Stream<String> stringStream = Pattern.compile(", ").splitAsStream("Eric, Elena, Java");  
  // [Eric, Elena, Java]

파일 스트림

자바 NIO 의 Files 클래스의 lines 메소드는 해당 파일의 각 라인을 스트링 타입의 스트림으로 만들어줍니다.

Stream<String> lineStream = Files.lines(Paths.get("file.txt"), Charset.forName("UTF-8"));

병렬 스트림 Parallel Stream

스트림 생성 시 사용하는 stream 대신 parallelStream 메소드를 사용해서 병렬 스트림을 쉽게 생성할 수 있습니다. 내부적으로는 쓰레드를 처리하기 위해 자바 7부터 도입된 Fork/Join framework 를 사용합니다.

// 병렬 스트림 생성  
Stream<Product> parallelStream = productList.parallelStream();  
  
// 병렬 여부 확인  
boolean isParallel = parallelStream.isParallel();

따라서 다음 코드는 각 작업을 쓰레드를 이용해 병렬 처리됩니다.

boolean isMany = parallelStream  
  .map(product -> product.getAmount() * 10)  
  .anyMatch(amount -> amount > 200);

다음은 배열을 이용해서 병렬 스트림을 생성하는 경우입니다.

Arrays.stream(arr).parallel();

컬렉션과 배열이 아닌 경우는 다음과 같이 parallel 메소드를 이용해서 처리합니다.

IntStream intStream = IntStream.range(1, 150).parallel();  
boolean isParallel = intStream.isParallel();

다시 시퀀셜(sequential) 모드로 돌리고 싶다면 다음처럼 sequential 메소드를 사용합니다. 뒤에서 한번 더 다루겠지만 반드시 병렬 스트림이 좋은 것은 아닙니다.

IntStream intStream = intStream.sequential();  
boolean isParallel = intStream.isParallel();

스트림 연결하기

Stream.concat 메소드를 이용해 두 개의 스트림을 연결해서 새로운 스트림을 만들어낼 수 있습니다.

Stream<String> stream1 = Stream.of("Java", "Scala", "Groovy");  
Stream<String> stream2 = Stream.of("Python", "Go", "Swift");  
Stream<String> concat = Stream.concat(stream1, stream2);  
// [Java, Scala, Groovy, Python, Go, Swift]

참조 : https://futurecreator.github.io/2018/08/26/java-8-streams/