[모던 자바 인 액션] Chapter 04. 스트림 소개

ghan2 2024. 10. 1. 20:50

이 장의 내용
💡 스트림이란 무엇인가?
💡 컬렉션과 스트림
💡 내부 반복과 외부 반복
💡 중간 연산과 최종 연산

4.1 스트림이란 무엇인가?

스트림은 자바 8 API에 새로 추가된 기능이다. 스트림을 이용하면 선언형(즉, 질의로 표현 가능하다)으로 컬렉션 데이터를 처리할 수 있다. 또한 스트림을 이용하면 멀티스레드 코드를 구현하지 않아도 데이터를 투명하게 병렬로 처리할 수 있다.

기존 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> lowCaloricDishesName = new ArrayList<>();

for(Dish dish : lowCaloricDishes) {
	lowCaloricDishesName.add(dish.getName());
}

최신 코드(자바 8)

List<String> lowCaloricDishesName 
						= menu.stream()
			  				  .filter(d -> d.getCalories() < 400)
                              .sorted(comparing(Dish::getCalories))
                              .map(Dish::getName)
                              .collect(toList));
                              
// stream()을 parallelStream()으로 바꾸면 이 코드에서 멀티코어 아키텍처에서 병렬로 실행할 수 있다. 
// 그러나 이 내용은 7장에서 자세히 설명한다. 
List<String> lowCaloricDishesName 
						= menu.parallelStream()
			  				  .filter(d -> d.getCalories() < 400)
                              .sorted(comparing(Dish::getCalories))
                              .map(Dish::getName)
                              .collect(toList));

4.2 스트림 시작하기

스트림이란 '데이터 처리 연산을 지원하도록 소스에서 추출된 연속된 요소'라고 정의할 수 있다.

또한 스트림에는 다음과 같은 두 가지 중요 특징이 있다.

파이프라이닝(Pipelining): 대부분의 스트림 연산은 스트림 연산끼리 연결해서 커다란 파이프라인을 구성할 수 있도록 스트림 자신을 반환한다. --> 게으름(laziness), 쇼트서킷(short-circuiting)같은 최적화 가능 (5장에서 다룸)
내부 반복: 반복자를 이용해서 명시적으로 반복하는 컬렉션과 달리 스트림은 내부 반복을 지원한다.

4.3 스트림과 컬렉션

4.3.1 딱 한 번만 탐색할 수 있다.

반복자(iterator)와 마찬가지로 스트림도 한 번만 탐색할 수 있다. 즉, 한 번 탐색한 후에 다시 요소를 탐색하려면 초기 데이터 소스에서 새로운 스트림을 만들어야 한다.

4.3.2 외부 반복과 내부 반복

외부 반복: 컬렉션 인터페이스를 사용해서 사용자가 직접 요소를 반복

내부 반복: 스트림 라이브러리는 반복을 알아서 처리하고 결과 스트림값을 어딘가에 저장해주는 반복

내부 반복은 외부 반복과 어떤 점이 다르며 어떤 이득을 줄까?

내부 반복을 이용하면 작업을 투명하게 병렬로 처리하거나 더 최적화된 다양한 순서로 처리할 수 있지만 기존 자바의 컬렉션 외부 반복으로는 이와 같은 최적화를 달성하기 어렵다. 내부 반복의 이점을 누리려면 (filter나 map같이) 반복을 숨겨주는 연산 리스트가 미리 정의되어 있어야 한다.

내부 반복의 이점 뿐 아니라 스트림을 제공하는 더 다양한 이유가 있다. 스트림 라이브러리의 내부 반복은 데이터 표현과 하드웨어를 활용한 병렬성 구현을 자동으로 선택한다. (반면 for-each)를 이용하는 외부반복에서는 병렬성을 스스로 관리해야 한다.)

4.4 스트림 연산

4.4.1 중간 연산

연결할 수 있는 스트림 연산을 중간 연산이라고 한다. 중간 연산의 중요한 특징은 단말 연산을 스트림 파이프라인에 실행하기 전까지는 아무 연산도 수행하지 않는다는 것, 즉 게으르다는 것이다. 중간 연산을 합친 다음에 합쳐진 중간 연산을 최종 연산으로 한 번에 처리하기 때문이다. -> 게으른 연산, 여러 스트림을 한 줄씩 처리해서 필요한 연산만 한다는 말 같다.

4.4.2 최종 연산

최종 연산은 스트림 파이프라인에서 결과를 도출한다. 보통 List, Integer, void 등 스트림 이외의 결과가 반환된다.

4.4.3 스트림 이용하기

스트림 이용 과정은 다음과 같이 세 가지로 요약할 수 있다.

1. 질의를 수행할 (컬렉션 같은) 데이터 소스

2. 스트림 파이프라인을 구성할 중간 연산 연결

3. 스트림 파이프라인을 실행하고 결과를 만들 최종 연산

4.6 마치며

스트림은 소스에서 추출된 연속 요소로, 데이터 처리 연산을 지원한다.
스트림은 내부 반복을 지원한다. 내부 반복은 filter, map, sorted 등의 연산으로 반복을 추상화한다.
스트림에는 중간 연산과 최종 연산이 있다.
중간 연산은 filter와 map처럼 스트림을 반환하면서 다른 연산과 연결되는 연산이다. 중간 연산을 이용해서 파이프라인을 구성할 수 있지만 중간 연산으로는 어떤 결과도 생성할 수 없다.
forEach나 count처럼 스트림 파이프라인을 처리해서 스트림이 아닌 결과를 반환하는 연산을 최종 연산이라고 한다.
스트림의 요소는 요청할 때 게으르게 계산된다.