chapter4 - 스트림 소개 | 게임과 개발사이

스트림이란 무엇인가?

스트림은 Java 8 API에 새로 추가된 기능이다.
스트림을 이용하면 선언형(데이터를 처리하는 임시 구현 코드 대신 질의로 표현하는 방법)으로 컬렉션 데이터 처리가 가능하다.
멀티스레드 코드를 구현하지 않아도 데이터를 투명하게 병렬로 처리할 수 있다.

기존코드 -> 스트림 사용 예제

기존 코드

  
List<Dish< lowCaloricDishes = new ArrayList<>();
for(Dish dish : menu) {
  if(dish.getCalories() < 400) {
    lowCaloricishes.add(dish);
  }
}

Collections.sort(lowCaloricDishes, new Comparator<Dish>() {
  public int compare(Dish dish1, Dish dish2) {
    reutnr Integer.compare(dish1.getCalories(), dish2.getCalories());
});

List<Strin lowCaloricDishesName = new ArrayList<>();
for(Dish dish : lowCaloricDishes) {
  lowCaloricDishesName.add(dish.getName());
}

스트림 사용

  
import static java.util.Comparator.comparing;
import static java.util.stream.Collectors.toList;

List<String> lowCaloricDishesName = menu.stream()
  .filter(d -> d.getCalories() < 400) 
  .sorted(comparing(Dish::getCalories))
  .map(Dish::getName) 
  .collect(toList());

다음과 같이 변환했을때의 장점이 느껴지는가?

선언형으로 코드를 구현할 수 있다.
가비지 변수를 만들지 않는다.
여러 빌딩 블록 연산을 연결하여 데이터 처리 파이프라인을 만들 수 있으며, 가독성과 명확성이 유지된다.
filter, map, sorted, collect 같은 연산은 고수준 빌딩 블록(high-level building block)으로 이루어져 있어 특정 스레딩 모델에 제한되지 않고 자유롭게 어떤 상황에서든 사용할 수 있다.

스트림 시작하기

스트림이란 데이터 처리 연산을 지원하도록 소스에서 추출된 연속된 요소로 정의할 수 있다.

연속된 요소 : 특정 요소 형식으로 이루어진 연속된 값 집합의 인터페이스를 제공한다.
소스 : 컬렉션, 배열, I/O 자원 등의 데이터 제공 소스로부터 데이터를 소비한다.
데이터 처리 연산 : 함수형 프로그래밍 언어에서 일반적으로 지원하는 연산과 DB와 비슷한 연살을 지원하며, 순차적으로 또는 병렬로 실행할 수 있다.

스트림 중요한 특징 2가지

파이프라이닝(Pipelining)
- 스트림 연산은 스트림 연산끼리 연결해서 커다란 파이프라인을 구성할 수 있도록 스트림 자신을 반환한다.
  그 덕분에 게으름(lazyness), 쇼트서킷(short-circuiting) 같은 최적화도 얻을 수 있다
내부 반복
- 컬렉션은 반복자를 이용해서 명시적으로 반복하지만, 스트림은 내부 반복을 지원한다.

스트림과 컬렉션

컬렉션과 스트림 모두 연속된 요소 형식의 값을 저장하는 자료구조의 인터페이스를 제공한다.
컬렉션과 스트림의 가장 큰 차이는 데이터를 언제 계산하느냐 이다.
컬렉션은 현재 자료구조가 포함하는 모든 값을 메모리에 저장하는 자료구조이다. 즉, 컬렉션의 모든 요소는 컬렉션에 추가하기 전에 계산되어야 한다.
스트림은 이론적으로 요청할 때만 요소를 계산 하는 고정된 자료구조다. 이러한 스트림의 특성은 게으른 생성 을 가능하게 한다.
스트림은 반복자와 마찬가지로 한 번만 탐색할 수 있다. 탐색된 스트림의 요소는 소비된다.

외부 반복과 내부 반복

컬렉션 인터페이스는 사용자가 직접 요소를 반복해야 한다. (외부 반복, external iteration)
스트림 라이브러리는 반복을 알아서 처리하고 결과 스트림값을 어딘가 저장해준다. (내부 반복, internal iteration)

외부 반복 예제

  
List<String> names = new ArrayList<>();
for (Dish dish : menu) {
    names.add(dish.getName());
}

List<String> names = new ArrayList<>();
Iterator<String> iterator = menu.iterator();
while (iterator.hasNext()) {    // 명시적 반복
    Dish dish = iterator.next();
    names.add(dish.getName());
}

내부 반복 예제

  
List<String> names = menu.stream()
        .map(Dish::getName) // 요리명 추출
        .collect(Collectors.toList());  // 파이프라인 실행(반복자 필요 없음)

내부 반복을 이용하면 장점은 다음과 같다.

작업을투명하게 병렬로 처리할 수 있다.
더 최적화된 다양한 순서로 처리할 수 있다.

외부 반복에서는 병렬성을 스스로 관리해야 한다.

스트림 연산

중간 연산

단말 연산을 스트림 파이프라인에 실행하기 전까진 아무 연산도 수행하지 않는다. 즉, 게으르다(lazy)는 것이므로 지연 연산을 수행한다.
filter나 sorted 같은 중간 연산은 다른 스트림을 반환한다. 따라서 여러 중간 연산을 연결해 질의로 만들 수 있다.

최종 연산

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

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.

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