Part 2 함수형 데이터 처리 - Chapter 4 스트림 소개

 대부분의 자바 애플리케이션에서는 컬렉션을 많이 사용한다.

비지니스 로직에 카테고리로 그룹화 한다던지, 가장 비싼 것을 찾는등의 연산이 포함된다.

데이터베이스에서는 선언형으로 SQL 질의 언어에서 우리가 기대하는 것이 무엇인지 직접 표현 가능하다.

컬렉션도 이와 비슷한 기능을 만들 수 있지 않을까?

많은 요소를 포함하는 커다란 컬렉션은 어떻게 처리해야 할까?

 

---

스트림이란 무엇인가?

 

자바 8에 추가된 기능으로, 선언형으로 컬렉션 데이터를 처리할 수 있다.

또한 멀티스레드를 구현하지 않아도 데이터를 병렬로 처리 가능하다.

 

기존의 자바코드와 비교해보자.

 

List<Dish> lowCaloricDishes = new ArrayList<>();
for(Dish dish: menu) {
    if(dish.getCalories() < 400) {
        lowCaloricDishes.add(dish);
    }
}
Collection.sort(lowCaloricDishes, new Comparator<Dish>() {
    public int compare(Dish dish1, Dish dish2) {
        return Integer.compare(dish1.getCalories(), dish2.getCalories());
    }
});
List<String> lowCaloricDishesName = new ArrayList<>(); //가비지 변수
for(Dish dish: lowCaloricDishes) {
    lowCaloricDishesName.add(dish.getName()); //정렬된 리스트 처리하며 요리이름선택
}

// 자바8 코드
import static java.util.Comparator.comparing;
import static java.util.stream.Collectors.toList;

List<String> lowCaloricDishesName = 
            menu.stream() //parallelStream() 으로 바꿔서 병렬처리 가능
                .filter(d->d.getCalories() < 400)
                .sorted(comparing(Dish::getCalories))
                .map(Dish::getName)
                .collect(toList())

 

• 선언형: 선언형으로 코드를 구현할 수 있다. 루프와 조건문의 제어블록을 사용할 필요없이 동작의 수행을 지정할 수있다.
• 조립할 수 있음: 유연하여 여러 연산을 파이프라인으로 연결할수 있고, 여전히 가독성과 명확성이 유지된다.
• 병렬화:  성능이 좋아짐.

---

스트림 시작하기

 

스트림의 정의 : 데이터 처리 연산을 지원하도록 소스에서 추출된 연속된 요소 sequence of elements

 

• 연속된 요소: 컬렉션은 자료구조이므로 요소 저장 및 접근연산이 주를 이루지만, 스트림은 표현 계산식이 주를 이룸. 컬렉션의 주제는 데이터고 스트림의 주제는 계산이다.
• 소스: 컬렉션, 배열 I/O 자원등의 데이터 제공 소스로부터 데이터를 소비함. 
• 데이터 처리 연산: 함수형 프로그래밍 언어에서 일반적으로 지원하는 연산과 데이터베이스와 비슷한 연산을 지원. 예를 들어 filter, map, reduce, find, match, sort 등으로 데이터를 조작
• 파이프라이닝: 스트림 연산끼리 연결해 파이프라인을 구성하도록 스트림 자신을 반환함.
• 내부 반복: 반복자를 명시적으로 사용하지 않고 내부반복 지원

 

---

스트림과 컬렉션

 

둘다 연속된 요소 형식의 값을 저장하는 자료구조의 인터페이스를 제공하며 순차적으로 값에 접근한다.

 

데이터를 언제 계산하느냐가 가장 큰 차이다.

컬렉션의 모든 요소는 컬렉션에 추가하기 전에 계산되어야 한다. 생산자 중심. 적극적 생성

스트림은 이론적으로 요청할 때만 요소를 계산하는 고전된 자료구조다.

사용자가 요청하는 값만 스트림에서 추출한다는 것이 핵심이다. 요청중심제조. 게으른 생성

 

딱 한번만 탐색할 수 있다

반복자와 마찬가지로 한 번 탐색한 요소를 다시 탐색하려면 초기 데이터 소스에서 새로운 스트림을 만들어야 함.

 

외부반복과 내부반복

컬렉션 인터페이스를 사용하려면 사용자가 직접 요소를 반복해야한다 - 외부반복

스트림 라이브러리는 반복을 알아서 처리하고 결과 스트림값을 어딘가 저장함 - 내부반복

스트림은 내부반복을 사용하므로 반복과정을 신경쓰지 않아도 되지만 반복을 숨겨주는 연산리스트가 미리 정의되어 있어야 함.

 

---

스트림 연산

 

스트림 인터페이스의 연산을 두가지로 구분 할수 있음.

연결할 수 있는 스트림 연산 - 중간연산

스트림을 닫는 연산 - 최종연산

 

중간연산

filter나 sorted같은 중간연산은 다른 스트림을 반환함.

중간연산을 단말 연산을 파이프라인에서 실행하기 전까지 아무 연산도 수행하지 않음. - 게으른 연산

중간 연산을 합친 다음에 중간 연산을 최종 연산으로 한번에 처리

 

최종연산

스트림 파이프 라인에서 결과를 도출. 스트림 이외의 결과가 반환.

 

스트림 이용하기

• 질의를 수행할 데이터소스
• 스트림 파이프라인을 구성할 중간 연산 연결
• 스트림 파이프라인을 실행하고 결과를 만들 최종연산

스트림 파이프 라인의 개념은 빌터패턴과 비슷하다.

---

 

중간 연산

연산	형식	반환 형식	연산의 인수	함수 디스크립터
filter	중간 연산	Stream<T>	Pradicate<T>	T->boolean
map	중간 연산	Stream<R>	Function<T, R>	T->R
limit	중간 연산	Stream<T>
sorted	중간 연산	Stream<T>	Comparator<T>	(T, T)->int
distinct	중간 연산	Stream<T>

최종연산

연산	형식	반환 형식	목적
forEach	최종 연산	void	스트림의 각요소를 소비하면서 람다를 적용
count	최종 연산	long(generic)	요소 개수를 반환
collect	최종 연산		스트림을 리듀스해서 리스트, 맵, 정수 형식의 컬렉션을 만듬.

 

---

• 스트림은 소스에서 추출된 연속 요소로 데이터 처리 연산을 지원한다.
• 내부반복을 지원한다. 내부 반복은 filter, map, sorted 연산으로 반복을 추상화 함
• 스트림에는 중간 연산과 최종연산이 있다.
• 중간 연산은 filter 와 map 처럼 스트림을 반환하면서 다른 연산과 연결되는 연산이다. 중간 연산을 이용해서 파이프라인을 구성할 수 있지만 어떤 결과도 생성할 수 없다.
• forEach나 count처럼 스트림 파이프라인을 처리해서 스트림이 아닌 결과를 반환하는 연산 : 최종연산
• 스트림의 요소는 요청할때 게으르게 계산된다.