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title: "모던 자바 인 액션 스터디 - chapter5-(1)"
date: 2022-03-19T00:00:00-00:00
author: sangyeop
categories: Sproutt-2nd

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새싹 개발 서적 스터디 - 모던 자바 인 액션 Chapter5-(1)

이 장의 내용

• 필터링, 슬라이싱, 매칭
• 검색, 매칭, 리듀싱
• 특정 범위의 숫자와 같은 숫자 스트림 사용하기
• 다중 소스로부터 스트림 만들기
• 무한 스트림

외부 반복 내부 반복으로 변환하는 예시

• 외부 반복

List<Dish> vegetarianDishes = new ArrayList<>();
for(Dish d : menu) {
  if(d.isVegetarian()) {
    vegetarianDishes.add(d);
  }
}

• 내부 반복

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

필터링

프레디케이트로 필터링

프레디케이트란? : 불리언을 반환하는 함수

filter() 메서드는 프레디케이트를 인수로 받아서 프레디케이트와 일치하는 모든 요소를 포함하는 스트림을 반환한다.

List<Dish> vegetarianDishes = menu.stream()
  .filter(Dish::isVegetarian()) // 채식 요리인지 확인하는 메서드를 참조함
  .collect(toList());

고유 요소 필터링

distinct() 메서드를 통해 고유 요소로 이루어진 스트림을 반환하여, 중복을 제거 할 수 있다.

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

• distinct()가 없을 경우

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2
4

• distinct()가 있을 경우

2
4

스트림 슬라이싱

프레디케이트를 이용한 슬라이싱

• TAKEWHILE 활용

  filter() : 조건문이 참인지 모든 요소를 검사하며 넘어간다

  Stream.of(1,2,3,4,5,6,7,8,9)
    .filter(n -> n%2 == 0)
    .forEach(System.out::println);

  2
  4
  6
  8

  takeWhile() : 조건문이 참이 아닐 경우 해당 요소에서 멈춤

  Stream.of(2,4,5,6,7,8,9)
    .takeWhile(n -> n%2 == 0)
    .forEach(System.out::println);

  2
  4

• DROPWHILE 활용

  dropWhile()은 takeWhile() 과 정반대 작업을 수행한다. 처음으로 거짓이 나타나는 지점까지의 값을 버리고, 그 나머지 요소들을 반환한다.

  무한한 남은 요소를 가진 무한 스트림에서도 동작한다.

  Stream.of(2,4,5,6,7,8,9)
    .takeWhile(n -> n<=5)
    .forEach(System.out::println);

  6
  7
  8
  9

스트림 축소

limit(n) 메서드를 이용해서 주어진 갓 이하의 크기를 갖는 새로운 스트림을 반환 할 수 있다.

Stream.of(2,4,5,6,7,8,9)
  .filter(n -> n<=7)
  .limit(3)
  .forEach(System.out::println);

2
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filter() 메서드와 조합했을때 프레디케이트와 일치하는 처음 세 요소를 선택한 다음 즉시 결과를 반환한다.

또한 정렬되어 있지 않은 스트림(ex. Set) 에도 사용 될 수 있다. 이 경우 limit의 결과도 정렬되어 있지 않은 상태로 반환된다.

요소 건너뛰기

skip(n) 메서드를 이용해서 처음 n개 요소를 제외한 스트림을 반환 할 수 있다.

Stream.of(2,4,5,6,7,8,9)
  .filter(n -> n<=7)
  .limit(2)
  .forEach(System.out::println);

5
6
7

매핑

스트림의 각 요소에 함수 적용하기

map() 메서드는 함수를 인수로 받는다. 인수로 제공도니 함수는 각 요소에 적용되며 함수를 적용한 결과가 새로운 요소로 매핑된다.

List<String> dishNames = menu.stream()
  .map(Dish::getName)
  .collect(toList());

getName()은 문자열을 반환하므로 메서드의 출력 스트림은 Stream<String>형식을 갖는다.

스트림 평면화

[고유 문자로 이루어진 리스트 반환 예제]

["Hello", "World"] 리스트가 있을때 결과로 ["H","e","l","o","W","r","d"] 리스트가 반환되도록 한다.

• distinct 를 사용해 중복제거를 할 경우

  우리가 원하는 반환 타입은 Stream<String> 이지만 각 문자열의 배열을 담은 Stream<String[]>이 반환된다.

List<String> words = new ArrayList<>();
words.add("Hello");
words.add("World");
List<String[]> result = words.stream()
    .map(word -> word.split(""))
    .collect(toList());

String[] hello = result.get(0);	// Hello 별개
String[] world = result.get(1); // World 별개
for (String s : hello) {
    System.out.print(s + " ");
}
System.out.println();
for (String s : world) {
    System.out.print(s + " ");
}

이 문제를 다음과 같은 방법을 통해 해결할 수 있다.

• map과 Arrays.stream 활용

  Arrays.stream() : 문자열을 받아 스트림을 만들어주는 메서드

  List<Stream<String>> result = words.stream()
    .map(word -> word.split(""))
    .map(Arrays::stream)
    .distinct()
    .collect(toList());

• flatMap 사용

  List<String> uniqueCharacters = words.stream()
    .map(word -> word.split("")) // 각 단어를 개별 문자를 포함하는 배열로 변환
    .flatMap(Arrays::stream) // 생성된 스트림을 하나의 스트림으로 평면화
    .distinct()
    .collect(toList());

  즉 flatMap() 메서드는 스트림의 각 값을 다른 스트림으로 만든 다음에 모든 스트림을 하나의 스트림으로 연결(평면화) 하는 기능을 수행한다.

검색과 매칭

프레디케이트가 적어도 한 요소와 일치하는지 확인

anyMatch() : 스트림에서 적어도 한 요소가 프레디케이트와 일치하는지 검사한다.

프레디케이트가 모든 요소와 일치하는지 검사

allMatch() : 스트림에서 모든 요소가 프레디케이트와 일치하는지 검사한다.

프리디케이트와 모든 요소가 일치하지 않는지 검사

nonMatch() : 스트림에서 일치하는 요소가 없는지 검사한다.

위 세 메서드는 자바의 &&, || 같은 쇼트 서킷 기법을 활용한다.

쇼트 서킷이란? : 전체 스트림을 처리하지 않고도 결과를 반환할 수 있음을 의미한다. 예를 들어 여러 and 연산으로 연결된 커다란 불리언 표현식에서 하나라도 거짓이라는 결과가 나오면 나머지 표현식의 결과와. 상관없이 전체 결과도 거짓이 된다.

요소 검색

findAny() : 현재 스트림에서 임의의 요소를 반환한다. filter() 메서드와 연결해서 특정한 요소를 반환 받을 수 있다.

Optional이란?

Optional<T> 클래스는 값의 존재나 부재 여부를 표현하는 컨테이너 클래스이다.

• isPresent()

  Optional이 값을 포함하면 true를 반환하고, 값을 포함하지 않으면 false반환한다.

• ifPresent(Consumer<T> block)

  값이 있으면 주어진 블록을 실행한다. T형식 인수를 받으며 void 반환 람다를 전달할 수 있다.

• T get()

  값이 존재하면 값을 반환, 값이 없으면 NoSuchElementException을 일으킨다

  • T orElse(T other)

    값이 있으면 값을 반환하고, 값이 없으면 기본값을 반환한다.

menu.stream()
  .filter(Dish::isVegetarian)
  .findAny()
  .ifPresent(dish -> System.out.println(dish.getName())); // 값이 있으면 출력, 없으면 아무 일도 안일어남

첫 번째 요소 찾기

findFirst() : 아이템 순서가 정해져 있는 일부 스트림에서 첫 번째 요소를 찾기 위해서 사용하는 메서드

findFirst() vs findAny() 차이 : 병렬 실행시에는 첫 번째 요소를 찾기 어렵기 때문에, 요소 반환 순서가 상관 없다면 병렬 스트림에서는 제약이 적은 findAny()를 사용한다.

리듀싱

리듀싱 이란? : 모든 스트림 요소를 처리해서 값으로 도출하는 과정

폴드 란? : 함수형 프로그래밍 용어로 이 과정이 종이(스트림)를 작은 조각이 될 때까지 반복해서 접는 것과 비슷하다고 하여 붙인 용어

요소의 합

• reduce() 사용 전

  int sum = 0;
  for (int x : numbers) {
    sum += x;
  }

  사용한 매개 변수

  • sum 변수의 초기값 0
  • 리스트의 모든 요소를 조합하는 연산(+)

• reduce() 사용 후

  int sum = numbers.stream().reduce(0, (a, b) -> a + b);

  사용한 매개 변수

  • 초기값 0
  • 두 요소를 조합해서 새로운 값을 만드는 BinaryOperator<T>인 (a, b) -> a + b

• 메서드 참조 이용

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

초기값 없음

초기 값을 받지 않도록 오버로드 된 reduce() 메서드는 Optional<T> 객체를 반환한다.

Optional<Integer> sum = numbers.stream().reduce((a, b) -> (a + b));

최대값과 최소값

reduce() 는 두 인수를 받는다

• 초기값
• 스트림의 두 요소를 합쳐서 하나의 값으로 만드는데 사용할 람다

다음 처럼 최대값과 최소값을 찾을 수 있다.

Optional<Integer> max = numbers.stream().reduce(Integer::max); // 최대값
Optional<Integer> min = numbers.stream().reduce(Integer::min); // 최소값

리듀스 메서드 장점과 병렬화

reduce()를 이용하면 내부 반복이 추상화 되면서 내부 구현에서 병렬로 reduce() 메서드를 실행할 수 있다. 반복적인 합계에서는 sum 변수를 공유해야 하므로 쉽게 병렬화하기 어렵다. 스트림에서는 모든 요소를 더하는 코드를 병렬로 만드는 방법이 있는데 parallelStream() 이라는 메서드를 이용해서 병렬화가 가능하다.

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

스트림 연산 : 상태 없음과 상태 있음

스트림의 요소를 정렬하거나 중복을 제거하려면 과거 이력을 알고 있어야 한다. 어떤 요소를 출력 스트림으로 추가하려면 모든 요소가 버퍼가 추가 되어 있어야 한다. 이러한 연산을 내부 상태를 갖는 연산이라고 한다.