간단한 Stream API 사용 예제

• Java 8 이전의 코드

  List<Dish> lowCaloricDishes = new ArrayList<>();
  for(Dish dish : menu) {
      if(dish.getCalories() < 400) {
          lowCaloricDishes.add(dish)
      }
  }
  Collections.sort(lowCaloricDishes, new Comparator<Dish>() {
      public int compare(Dish dish1, Dish dish2) {
          return Integer.compare(dish1.getCalories(), dish2.getCalories());
      };
  });
  List<String> lowCaloriesDishesName = new ArrayList<>();
  for(Dish dish : lowCaloricDishes) {
      lowCaloriesDishesName.add(dish.getName());
  }
  

• Java 8 이후의 코드

  // 기본적인 사용
  List<String> lowCaloricDishesName =
      menu.stream()
          .filter(d -> d.getCalories() < 400)
          .sorted(comparing(Dish::getCalories))
          .map(Dish::getName)
          .collect(toList());
  
  // 아래처럼 parallelStream 사용하면 멀티코어 아키텍처에서 병렬로 실행 가능
  List<String> lowCaloricDishesName =
      menu.parallelStream()
          .filter(d -> d.getCalories() < 400)
          .sorted(comparing(Dish::getCalories))
          .map(Dish::getName)
          .collect(toList());
  

Java 8 Stream API의 특징

• 선언형: 더 간결하고 가독성이 좋아진다.
• 조립할 수 있음: 유연성이 좋아짐
• 병렬화: 성능이 좋아짐

Stream 이란

• 연속된 요소
  • 컬렉션과 마찬가지로 스트림은 특정 요소 형식으로 이루어진 연속된 값 집합의 인터페이스 제공
  • 컬렉션은 자료구조이므로 컬렉션에는 시간과 공간의 복잡성과 관련된 요소 및 접근 연산이 주를 이룸(예 → ArrayList/LinkedList 선택)
  • 즉, 컬렉션의 주제는 데이터이고 스트림의 주제는 계산
• 소스
  • 스트림은 컬렉션, 배열, I/O 자원 등의 데이터 제공 소스로부터 데이터를 소비
  • 즉, 정렬된 컬렉션을 스트림으로 생성하면 정렬이 유지
• 데이터 처리 연산
  • 스트림은 함수형 프로그래밍 언어에서 지원하는 연산과 데이터베이스와 비슷한 연산 지원
  • 예 → filter, map, reduce, find, match, sort 등으로 데이터 조작 가능
  • 스트림 연산은 순차/병렬로 실행 가능

Stream의 주요 특징

• 파이프라이닝

  • 대부분의 스트림 연산은 스트림 연산끼리 연결되어 커다란 파이프라인을 구축할 수 있도록 스트림 반환
  • 이로 인해 게으름, 쇼트서킷 같은 최적화도 가능
  • 연산 파이프라인은 데이터 소스에 적용하는 데이터베이스 질의와 비슷

• 내부 반복

  • 반복자를 이용해 명시적으로 반복하는 컬렉션과 달리 스트림은 내부 반복 지원
  • 즉, 컬렉션 → 외부반복, 스트림 → 내부반복

• Stream을 활용한 예시 코드

  List<String> threeHighColoricDishNames = menu
  	.stream()
  	.filter(dish -> dish.getColories() > 400)
  	.map(Dish::getName)
  	.limit(3) // MySQL LIMIT처럼 사용됨(선착순 3개만 반환)
  	.toList();
  // 마지막 Collect 연산으로 파이프라인 형성할 수 있도록 스트림 반환
  // 마지막에 Collect 호출하기 전까지는 어떠것도 선택/출력되지 않음
  

컬렉션과 스트림의 차이

영화를 예제로 컬렉션과 스트림의 차이

• 데이터 계산 시점
  • 컬렉션
    • 현재 자료구조가 포함되는 모든 값을 메모리에 저장하는 자료구조
    • 컬렉션에 요소 추가/삭제하기 위해서는 연산을 수행할 때마다 모든 요소를 메모리에 저장해야하며 추가하려는 요소는 미리 계산되어야 함
    • 즉, 컬렉션의 요소는 컬렉션에 추가하기 전에 계산되어야 함
    • 적극적으로 데이터 생산(생산자 중심 → 팔기도 전에 창고를 가득 채움)
  • 스트림
    • 요청할 때만 요소를 계산하는 고정된 자료구조(스트림에 요소를 추가/제거할 수 없음)
    • 즉, 사용자가 요청하는 값만 추출하는 것이 핵심

외부 반복과 내부 반복

• 외부 반복

  • 컬렉션 인터페이스를 사용하여 사용자가 직접 요소를 반복하는 것

  • 내부 요소를 하나하나 가져와서 처리하는 방식

  • 병렬성을 이용하기 위해서는 개발자가 직접 관리

  • 예) for문을 활용한 반복

  • 예시 코드

    // for-each 루프를 이용하는 외부반복
    List<String> names = new ArrayList<>();
    for(Dish dish : menu) {
    	names.add(dish.getName());
    }
    
    // 내부적으로 숨겨졌던 반복자를 사용한 외부반복
    List<String> names = new ArrayList<>();
    Iterator<String> menu.iterator();
    while(iterator.hasNext()) {
    	Dish dish = iterator.next();
    	names.add(dish.getName());
    }
    

• 내부 반복

  • 반복을 알아서 처리하고 결과 스트림값을 어딘가에 저장해줌

  • 내부 반복을 사용하면 투명하게 병렬로 처리하거나 최적화된 순서로 처리 가능

  • 예시 코드

    // 스트림을 활용한 내부반복(반복을 알아서 처리)
    List<String> names = menu
    	.stream()
    	.map(Dish::getName)
    	.toList();
    

스트림 연산 구분

코드에서의 중간 연산과 최종 연산

• 중간 연산
  • filter, sorted 같은 중간 연산은 다른 스트림을 반환, 이러한 중간 연산을 연결해 질의를 만들 수 있음
  • 중간 연산의 중요한 특징은 단말 연산을 스트림 파이프라인에 실행하기 전까지는 아무 연산도 수행하지 않는다는 것
  • 즉, 최종 연산을 하기 전까지는 결과를 알 수 없음
• 최종 연산
  • 스트림 파이프라인에서 결과를 도출, 보통 최종 연산에 의해 List, Integer, void 등 스트림 이외의 결과 반환