[Java] Stream을 List로 수집하기

궁금증

GDSC 활동을 하면서 미니 스터디인 자바잡아-심화반에서 강의하게 되었어요. 부족한 부분이 많지만 강의 자료에요. 해당 스터디를 준비하면서 궁금한 부분이 생겼어요.

아래는 ArrayList로 만든 list 객체에 여러 문자열(과일)들을 삽입하고 문자열의 길이가 5보다 큰 것들만 리스트로 모아서 result 변수에 담아서 출력까지 진행하는 코드에요.

인텔리제이로 코드를 작성하면 다음과 같은 안내문이 나타나요.
'collect(toList())' can be replaced with 'toList()'

toList()로 바꾸게 되면 다음과 같이 코드가 간결해져요.

List<String> result = list.stream()
                .filter(fruit -> fruit.length() > 5)
                .toList();

처음엔 그냥 바꾼 후 "인텔리제이가 똑똑하네 더 간단하게 만들어주네~" 라고 생각했어요. 하지만 GDSC 멤버 중 한 명이 두 코드의 차이점이 있나요? 완전히 동일한 코드인가요? 라고 물어봤어요. 바로 답은 못했고, 저도 궁금해져서 찾아보기로 했어요.

collect() 방법

기존 사용하던 방법이에요.

collect()

collect() 는 Java 스트림 API에서 제공하는 메소드이며, 스트림의 요소들을 원하는 결과 형태로 수집하는데 사용돼요. 이 메소드는 스트림 파이프라인의 마지막에 위치하는 최종 연산(소비)이며, 스트림의 요소를 처리하고 그 결과를 반환해요.

Collector 인터페이스에 정의된 다양한 정적 팩토리 메소드 및 유틸리티 메소드(Collectors 클래스)를 활용하여 원하는 기능 및 작업 흐름에 맞게 스트림 요소들을 그룹화하거나 집계할 수 있어요.

Collectors.toList()

Collector는 Java의 Stream API에서 제공하는 인터페이스로, 스트림의 요소들을 어떤 방식으로 수집할지 정의해요. 주로 collect() 와 함께 사용되어 스트림의 요소를 특정한 방식으로 변환하거나 집계하는데 사용돼요.

추가로 Java에서는 Collectors 라는 유틸리티 클래스를 제공하여 다양한 종류의 Collector를 쉽게 생성할 수 있도록 돕고 있습니다. 예를 들어, Collectors.toList() 메서드는 스트림의 모든 요소들을 리스트로 수집하는 Collector 객체를 생성하며, 이와 비슷하게 Collectors.toSet(), Collectors.toMap() 등은 각각 세트나 맵으로 요소들을 수집하는 Collector 객체를 생성해요.

List<String> result = list.stream()
                .filter(fruit -> fruit.length() > 5)
                .collect(Collectors.toList());

• Collectors.toList() : 스트림의 요소들을 리스트로 수집하겠다!
• collect() : 원하는 결과 형태로 수집 후 결과 반환

filter() 의 반환값인 스트림을 리스트 형태로 수집 후 반환해요.

Collectors.toList() 의 설명이에요. 여기서 중요하게 봐야할 부분은 다음과 같아요.

There are no guarantees on the type, mutability, serializability, or thread-safety of the List returned.

반환된 리스트는 리스트의 타입, 가변성, 직렬화 가능성, 또는 스레드 안전성에 대한 보장은 안된다는 말이에요.

toList() 방법

위에서 봤던 Collectors.toList() 와는 다른 메소드에요.

해당 메소드는 스트림 인터페이스에 존재하는 default 메소드에요. 설명에서 중요하게 봐야할 부분은 다음과 같아요.

The returned List is unmodifiable; calls to any mutator method will always cause UnsupportedOperationException to be thrown.

스트림 인터페이스에 존재하는 toList() 로 반환된 리스트는 수정할 수 없으며, 어떠한 변경 메소드를 호출하더라도 항상 UnsupportedOperationException이 발생한다는 말이에요.

테스트

그러면 두 코드의 가장 큰 차이인 수정 가능성 에 대해서 테스트해보려고 해요.

collect(Collectors.toList()) 반환 리스트 수정하기

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;

public class StreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();

        list.add("Apple");
        list.add("Strawberry");
        list.add("Banana");
        list.add("Orange");
        list.add("Mango");
        list.add("Watermelon");

        List<String> result = list.stream()
                .filter(fruit -> fruit.length() > 5)
                .collect(Collectors.toList());

        result.add("Pineapple");

        for (String fruit : result) {
            System.out.println(fruit);
        }
    }
}

collect(Collectors.toList()) 로 반환된 리스트에 "Pineapple" 문자열을 삽입하는 코드를 추가했고, 정상적으로 실행됐어요.

toList() 반환 리스트 수정하기

public class StreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();

        list.add("Apple");
        list.add("Strawberry");
        list.add("Banana");
        list.add("Orange");
        list.add("Mango");
        list.add("Watermelon");

        List<String> result = list.stream()
                .filter(fruit -> fruit.length() > 5)
                .toList();

        result.add("Pineapple");

        for (String fruit : result) {
            System.out.println(fruit);
        }
    }
}

스트림 인터페이스에 존재하는 toList() 로 반환된 리스트에 "Pineapple" 문자열을 삽입하려고 할 때 다음과 같이 UnsupportedOperationException 이 발생했어요.

둘은 다르다!

테스트 결과 두 방식은 달랐어요.

• collect(Collectors.toList()) : 수정이 가능해요.
• toList() : 수정이 불가능해요.

그러면 인텔리제이는 어느 상황에서나 toList() 로 바꿀 수 있다는 것을 안내할까? 갑자기 궁금해져서 확인해봤더니 다음과 같이 collect() 로 반환된 컬렉션이 이후에 변경되는 코드가 있을 때는 인텔리제이가 toList() 로 변경할 수 있다는 안내를 표시하지 않네요. (똑똑하네요...)

public class StreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();

        list.add("Apple");
        list.add("Strawberry");
        list.add("Banana");
        list.add("Orange");
        list.add("Mango");
        list.add("Watermelon");

        List<String> result = list.stream()
                .filter(fruit -> fruit.length() > 5)
                .collect(Collectors.toList());

        result.add("Pineapple");

        for (String fruit : result) {
            System.out.println(fruit);
        }
    }
}

생각하기

멀티스레딩 환경일 때 여러 스레드에서 같은 리스트를 수정하려고 시도한다면 예상치 못한 결과나 오류가 발생할 수 있어요. 이런 경우 Collectors.toList() 로 생성된 리스트는 thread-safe 하지 않기 때문에 문제가 될 수 있어요.

반면, toList() 로 생성된 리스트는 수정 불가능(unmodifiable)하기 때문에 여러 스레드에서 동시에 접근하더라도 문제가 되지 않아요. 그러나 이 메서드로 생성된 리스트에 추가적인 요소를 추가하거나 삭제하는 등의 변경 작업을 할 수 없어요.

그래서 저는 반환된 리스트를 수정할 일이 없다면 toList() 를 사용하고 수정해야 한다면 collect(Collectors.toList()) 를 사용할 것 같아요.

저는 항상 인텔리제이가 제안하는 방식을 따르는 편이었는데, 무작정 쓰다보면 이런 차이를 모르고 쓸 수도 있겠다는 생각이 들었어요. 앞으로도 어떠한 구현을 위해 다른 방법들이 있다면 비교를 통해 제 상황에 어울리는 최선의 선택을 해야겠다는 생각을 했어요.