Stream

1. Stream 소개

연속된 데이터를 처리하는 오퍼레이션들의 모음

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• stream 은 컨베이어 벨트와 비슷하다.
• 컨베이어 벨트에 떡조각(데이터)들을 흘려보내면서 반죽을 하고, 앙금을 쌓고 (map), 불량품은 빼고(filter) 포장을 해서(collect) 내보낸다.

1-1. Stream의 특징

1. 데이터를 담고 있는 저장소(컬렉션)이 아니다.
2. Functional in nature.

• stream은 처리하는 데이터 소스를 변경하지 않는다.
• 즉 내가 A라는 데이터를 수정한다고 해서 원본데이터가 수정되는 것은 아니라는 의미!

public static void main(String[] args) {
    List<String> names = new ArrayList<>();
    names.add("yj");

    Stream<String> stringStream = names.stream().map(String::toUpperCase);
    names.forEach(System.out::println);
}

/*
[실행 결과]
yj
*/

3. 스트림으로 처리하는 데이터는 오직 한 번만 처리한다.

   • 컨베이어 벨트에서 데이터들이 한 번 지나간뒤 다시 돌아오지 않음.

4. 무제한의 데이터일수도 있다.

   • 이 경우 Short Circuit 메소드를 사용해서 제한할 수 있습니다.

5. 중개 오퍼레이션은 근본적으로 lazy하다.

   • 여러 중개 오퍼레이션들을 메소드 체이닝을 하더라도 그 시점에서 코드가 수행되지는 않음.
   • 모든 중개 오퍼레이션의 실행 시기는 종료 오퍼레이션의 호출시점!
   • 따라서 중개 오퍼레이션의 반환타입은 또 다른 stream

public static void main(String[] args) {
    List<String> names = new ArrayList<>();
    names.add("yj");
    names.add("youngjun");
    names.add("spring");
    names.add("java8");

    Stream<String> stringStream = names.stream().map(s->{
        System.out.println(s);
        return s.toUpperCase();
    });
    names.forEach(System.out::println);
}

• names.stream().map(s->{ ... });
  • stream의 중개오퍼레이터를 사용하는 순간에는 코드가 수행되지 않습니다. 그렇기 때문에 중개오퍼레이션 map 안에 있는 출력문이 수행되지 않습니다. 수행시키기위해서는 스트림 파이프라인을 정의해야합니다.

6. 손쉽게 병렬 처리를 할 수 있다.
   • 지금껏 구현한 대부분의 예제코드에서는 forEach를 통해 단순한 반복 출력했다.
   • 그런데 여기서 조건문이 추가되고 로직이 추가될수록 stream을 통해 구현할수록 간결해지기 때문에 stream을 쓰는 것 외에도 기본적인 for문이나 for-of문으로는 로직들을 병렬적으로 처리하는게 쉽지 않다.
   • 하지만, parallelStream()을 이용하면 손쉽게 병렬처리를 할 수 있다.

public static void main(String[] args) {
    List<String> names = new ArrayList<>();
    names.add("yj");
    names.add("youngjun");
    names.add("spring");
    names.add("java8");

    List<String> collect = names.parallelStream().map(s->{
        System.out.println(s + " " + Thread.currentThread().getName());
        return s.toUpperCase();
    }).collect(Collectors.toList());

    collect.forEach(System.out::println);
}

• 주의할 점
  • 사실상 멀티 스레드를 이용한다고 성능이 무조건 좋은 것은 아니며 오히려 느려질 가능성이 더 높다.
  • 대부분의 경우 그냥 stream을 쓰는게 나으며 정말 큰데이터를 다룰 때 성능 테스트 후 parallelStream()을 사용하면 된다.

2. 스트림 파이프라인

스트림이라는 컨베이어 벨트에 0개 혹은 다수의 중개 오퍼레이터(intermediate operation)과 한개의 종료 오퍼레이션(terminal operation)으로 구성. 이 스트림은 반드시 하나의 종료 오퍼레이션이 있어야 하며, 만약 종료 오퍼레이션이 없다면, 스트림은 존재하지만 코드 수행은 되지 않는다.

스트림의 데이터 소스는 오직 터미널 오퍼레이션을 실행할 때에만 처리한다!

2-1. 중개 오퍼레이션

Stream을 리턴한다!

• Stateless/Stateful 오퍼레이션으로 더 상세하게 구분할 수도 있다.
• 대부분 Stateless지만 distinct나 sorted처럼 이전 소스 데이터를 참조해야 하는 오퍼레이션은 Stateful 오퍼레이션.
• filter, map, limit, skip, sorted, ...

2-2. 종료 오퍼레이션

Stream을 리턴하지 않는다!

• collect, allmatch, count, forEach, min, max...

public static void main(String[] args) {
        List<String> names = new ArrayList<>();
        names.add("hansol");
        names.add("toby");
        names.add("catsbi");
        names.add("mijeong");

        List<String> collect = names.stream().map(s -> {
            System.out.println(s);
            return s.toUpperCase();
        }).collect(Collectors.toList());
        collect.forEach(System.out::println);
    }

3. Stream API

stream api를 예제를 통해 알아보자.

1. 걸러내기
   • Filter(Predicate)
   • stream에서 특정 조건(Predicate)을 만족하는 엘리먼트만 새로운 스트림으로 반환
2. 변경하기
   • Map(Function) 또는 FlatMap(Function)
   • 각각의 요소에서 특정요소만 꺼내거나 혹은 변경하여 새로운 스트림으로 반환
   • flatMap의 경우 Array나 Object로 래핑되어있는 내용물을 꺼내어 하나로 합친 스트림으로 생성 후 반환
3. 생성하기
   • generate(Supplier) 또는 Iterator(T seed, UnaryOperator)
   • seed 로부터 UnaryOperator 을 무제한으로 반복하는 스트림 반환
   • ex: 랜덤 무제한 스트림
4. 스트림에 있는 데이터가 특정 조건을 만족하는지 확인
   • anyMatch(), allMatch(), nonMatch()
   • 스트림의 엘리먼트를 돌며 특정 조건을 만족하는지 확인
   • ex1: 스트림의 있는 모든 값이 10보다 작은지 확인(allMatch)
   • ex2: 스트림의 제목 중 "Test"가 들어가는 제목이 있는지 확인(anyMatch)
5. 개수 세기
   • count()
   • ex1: 10보다 작은 수의 갯수를 센다.
6. 스트림을 데이터 하나로 뭉치기
   • reduce(identity, ByFunction), collect(), sum(), max()
   • ex1: 모든 숫자 합 구하기
   • ex2: 모든 데이터를 하나의 리스트 혹은 Set에 옮겨 담기

public static void main(String[] args) {
    List<OnlineClass> springClasses = new ArrayList<>();
    springClasses.add(new OnlineClass(1, "spring boot", true));
    springClasses.add(new OnlineClass(2, "spring data jpa", true));
    springClasses.add(new OnlineClass(3, "spring mvc", false));
    springClasses.add(new OnlineClass(4, "spring core", false));
    springClasses.add(new OnlineClass(5, "rest api development", false));

    List<OnlineClass> javaClasses = new ArrayList<>();
    javaClasses.add(new OnlineClass(6, "The Java, Test", true));
    javaClasses.add(new OnlineClass(7, "The Java, Code mainpulation", true));
    javaClasses.add(new OnlineClass(8, "The Java 8 to 11", false));

    List<List<OnlineClass>> keesunEvents = new ArrayList<>();
    keesunEvents.add(springClasses);
    keesunEvents.add(javaClasses);


    System.out.println("spring으로 시작하는 수업");
    springClasses.stream()
            .filter(oc -> oc.getTitle().startsWith("spring"))
            .forEach(System.out::println);

    System.out.println("closed되지 않은 수업");
    springClasses.stream()
            .filter(Predicate.not(OnlineClass::isClosed))
            .forEach(System.out::println);

    System.out.println("수업 이름만 모아서 스트림 만들기");
    Stream<String> springTitleStream = springClasses.stream()
            .map(OnlineClass::getTitle);
    springTitleStream.forEach(System.out::println);

    System.out.println("두 수업 목록에 들어있는 모든 수업 아이디 출력");
    keesunEvents.stream()
            .flatMap(Collection::stream)
            .forEach(oc-> System.out.println(oc.getId()));

    System.out.println("10부터 1씩 증가하는 무제한 스트림 중에서 앞에 10개 빼고 최대 10개 까지만");
    Stream.iterate(10, i -> i+1)
            .skip(10)
            .limit(10)
            .forEach(System.out::println);

    System.out.println("자바 수업 중에 Test가 들어있는 수업이 있는지 확인");
    boolean test = javaClasses.stream().
            anyMatch(oc -> oc.getTitle().contains("Test"));
    System.out.println(test);

    System.out.println("스프링 수업 중에 제목이 spring이 들어간 제목만 모아서 List로 만들기");
    List<String> spring = springClasses.stream()
            .filter(oc -> oc.getTitle().contains("spring"))
            .map(OnlineClass::getTitle)
            .collect(Collectors.toList());
    spring.forEach(System.out::println);
}

Reference

• 백기선 인프런 강의 : 더 자바, Java8 (opens new window)
• Catsbi's DLog : Stream (opens new window)