[모던자바인액션] chap 04 스트림 소개

스트림 소개

스트림이란 무엇인가?

스트림은 자바 8 API에 새로 추가된 기능.
선언형으로 코드를 구현할 수 있다.

즉, 루프와 if 조건문 등의 제어 블록을 사용해서 어떻게 동작을 구현할지 지정할 필요 없이
'A한 B만 선택하라' 같은 동작의 수행을 지정할 수 있음.

public static List<String> getLowCaloricDishesNamesInJava8(List<Dish> dishes) {
    return dishes.stream()
        .filter(d -> d.getCalories() < 400)
        .sorted(comparing(Dish::getCalories))
        .map(Dish::getName)
        .collect(toList());
  }

filter, sorted, map, collect 같은 여러 빌딩 블록 연산을 연결해서 복잡한 데이터 처리 파이프라인을 만들 수 있음.

고수준 빌딩 블록으로 이루어져 있으므로 특정 스레딩 모델에 제한되지 않고 자유롭게 어떤 상황에서든 사용할 수 있음.
병렬화하면서 스레드와 락을 걱정할 필요가 없음.

자바 8의 스트림 API의 특징

• 선언형: 더 간결하고 가독성이 좋아짐.

• 조립할 수 있음: 유연성이 좋아짐.

• 병렬화: 성능이 좋아짐.

스트림이란 정확히 뭘까?

'데이터 처리 연산을 지원하도록 소스에서 추출된 연속된 요소'

• 연속된 요소: 컬렉션과 마찬가지로 스트림은 특정 요소 형식으로 이루어진 연속된 값 집합의 인터페이스를 제공.
  컬렉션의 주제는 데이터, 스트림의 주제는 계산.

• 소스: 스트림은 컬렉션, 배열, I/O 자원 등의 데이터 제공 소스로부터 데이터를 소비함. 리스트로 스트림을 만들면 스트림의 요소는 리스트의 요소와 같은 순서를 유지.

• 데이터 처리 연산: 스트림은 함수형 프로그래밍 언어에서 일반적으로 지원하는 연산과 데이터베이스와 비슷한 연산을 지원함. 순차적으로 또는 병렬로 실행할 수 있음.

다음과 같은 두 가지 중요한 특징이 있음.

• 파이프라이닝: 스트림 연산끼리 연결해서 커다란 파이프 라인을 구성할 수 있도록 스트림 자신을 반환함.
  게으름, 쇼트서킷 (5장 설명). 데이터베이스 질의와 비슷.

• 내부 반복: 스트림은 내부 반복을 지원함.

filter, map, limit, collect

• filter: 람다를 인수로 받아 스트림에서 특정 요소를 제외시킴.

• map: 람다를 이용해서 한 요소를 다른 요소로 변환하거나 정보를 추출함.

• limit: 정해진 개수 이상의 요소가 스트림에 저장되지 못하게 스트림 크기를 축소 truncate 한다.

• collect: 스트림을 다른 형식으로 변환함.

컬렉션 vs 스트림

데이터를 언제 계산하느냐가 컬렉션과 스트림의 가장 큰 차이.

컬렉션

컬렉션은 현재 자료구조가 포함하는 모든 값을 메모리에 저장하는 자료구조.
즉, 컬렉션의 모든 요소는 컬렉션에 추가하기 전에 계산되어야 함.

컬렉션은 적극적으로 생성됨. (생산자 중심)

컬렉션은 DVD에 저장된 영화로 예를 들 수 있음.

컬렉션 인터페이스를 사용하려면 사용자가 직접 요소를 반복해야하는데 이를 외부 반복이라고 함.
for-each를 이용하는 외부 반복에서는 병렬성을 스스로 관리해야 함.

스트림

스트림은 이론적으로 요청할 때만 요소를 계산하는 고정된 자료구조.
요소를 추가하거나 제거할 수 없다.

스트림은 생산자와 소비자 관계를 형성함.
게으르게 만들어지는 컬렉션과 같다.
즉, 사용자가 데이터를 요청할 때만 값을 계산함. (요청 중심 제조 또는 즉석 제조)

스트림은 인터넷으로 스트리밍하는 영화.

스트림은 딱 한 번만 탐색할 수 있음. 탐색된 스트림의 요소는 소비됨.
반복자와 마찬가지로 한 번 탐색한 요소를 다시 탐색하려면 초기 데이터 소스에서 새로운 스트림을 만들어야함.

스트림 라이브러리는 반복을 알아서 처리하고 결과 스트림값을 어딘가에 저장해주는 내부 반복을 함.
내부 반복을 이용하면 작업을 투명하게 병렬로 처리하거나 더 최적화된 다양한 순서로 처리할 수 있음.
스트림 라이브러리의 내부 반복은 데이터 표현과 하드웨어를 활용한 병렬성 구현을 자동으로 선택함.

스트림 연산

연결할 수 있는 스트림 연산을 중간 연산.
스트림을 닫는 연산을 최종 연산.

중간 연산

public static void main(String[] args) {
    List<String> names = menu.stream()
        .filter(dish -> {
          System.out.println("filtering " + dish.getName());
          return dish.getCalories() > 300;
        }) //필터링한 요리명을 출력
        .map(dish -> {
          System.out.println("mapping " + dish.getName());
          return dish.getName();
        }) //추출한 요리명을 출력
        .limit(3)
        .collect(toList());
    System.out.println(names);
  }

filtering:pork
mapping:pork
filtering:beef
mapping:beef
filtering:chicken
mapping:chicken
[pork, beef, chicken]

중간 연산은 다른 스트림을 반환함.
여러 중간 연산을 연결해서 질의를 만들 수 있음.

중간 연산의 중요한 특징은 단말 연산을 스트림 파이프라인에 실행하기 전까지는 아무 연산도 수행하지 않는다는 것.
즉, 게으르다는 것.

중간 연산을 합친 다음에 합쳐진 중간 연산을 최종 연산으로 한 번에 처리하기 때문.

게으른 특성 덕분에 몇 가지 최적화 효과를 얻을 수 있음.

• 첫째, 300칼로리가 넘는 요리는 여러 개지만 오직 처음 3개만 선택되었음. 이는 limit 연산 그리고 쇼트서킷이라 불리는 기법 덕분임.

• 둘째, filter와 map은 서로 다른 연산이지만 한 과정으로 병합되었음.(루프 퓨전)

최종 연산

menu.stream().forEach(System.out::println);

최종 연산은 스트림 파이프라인에서 결과를 도출함.

스트림 이용하기

스트림 이용 과정은 다음과 같이 세 가지로 요약 가능.

• 질의를 수행할 (컬렉션 같은) 데이터 소스
• 스트림 파이프라인을 구성할 중간 연산 연결
• 스트림 파이프라인을 실행하고 결과를 만들 최종 연산

스트림 파이프라인의 개념은 빌더 패턴과 비슷함.

호출을 연결해서 설정을 만들고 (스트림에서 중간 연산을 연결하는 것과 같음)
준비된 설정에 build 메서드를 호출한다. (스트림에서는 최종 연산에 해당함)