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1. 스트림

스트림이란 무엇인가?

 

스트림을 이용하면 선언형(즉, 데이터를 처리하는 임시 구현 코드 대신 질의로 표현할 수 있다)으로 컬렉션 데이터를 처리할 수 있다. 일단 스트림이 데이터 컬렉션 반복을 멋지게 처리하는 기능이라고 생각하면 이해가 쉽다. 또한 스트림을 이용하면 멀티스레드 코드를 구현하지 않아도 데이터를 투명하게 병렬로 처리할 수 있다. 

 

스트림의 새로운 기능은 소프트웨어공학적으로 다음의 다양한 이득을 가져다 준다. 

 

선언형으로 코드를 구현할 수 있다. 즉, 루프와 if 조건문 등의 제어 블록을 상요해서 어떻게 동작을 구현할지 지정할 필요없이 선언형 방식으로 동작의 수행을 지정할 수 있다. 선언형 코드와 동작 파라미터화를 활용하면 변하는 요구사항에 쉽게 대응할 수 있다. 즉, 기존 코드를 복사하여 붙여 넣는 방식을 사용하지 않고 람다 표현식을 이용하여 특정 조건의 데이터를 필터링하는 코드도 쉽게 구현할 수 있다.

 

fiter, sorted, map, collect 같은 여러 빌딩 블록 연산을 연결해서 복잡한 데이터 처리 파이프라인을 만들수 있다. 여러 연산을 파이프라인으로 연결해도 여전히 가독성/명확성이 유지된다. filter 메서드의 결과는 sorted 메서드로, 다시 sorted의 결과는 map 메서드로, map 메서드의 결과는 collect로 연결이 된다.

 

filter(또는 sorted, map, collect) 같은 연산은 high-level building block으로 이루어져 있으며, 특정 스레딩 모델에 제한되지 않고 자유롭게 어떤 상황에서든 사용할 수 있다. 결과적으로 우리는 데이터 처리과정을 병렬화하면서 스레드와 락을 걱정할 필요가 없다.

 

스트림 API는 매우 비싼 연산이다. 일반적인 명령형 프로그래밍의 루프를 이용한다면 더 많은 시간을 들였을 것이다. 자바8의 스트림 API의 특징은 다음처럼 요약할 수 있다.

 

선언형: 더 간결하고 가독성이 좋아진다.

조립할수있음: 유연성이 좋아진다.

병렬화: 성능이 좋아진다.

 

 

스트림 중 가장 간단한 작업에 해당하는 컬렉션 스트림부터 살펴보겠다. 자바8의 컬렉션에서는 스트림을 반환하는 stream이라는 메서드(java.util.stream.Stream)가 추가되었다. 숫자 범위나 I/O 자원에서 스트림 요소를 만드는 등 stream 메서드 이외에 다양한 방법으로 스트림을 얻을 수 있다.

 

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

 

[연속된 요소]

컬렉션과 마찬가지로 스트림은 특정 요소 형식으로 이루어진 연속된 값 집합의 인터페이스를 제공한다. 컬렉션은 자료구조이므로 컬렉션에서는 시간과 공간의 복잡성과 관련된 요소 저장 및 접근 연산이 주를 이룬다. 반면 스트림은 filter, sorted, map처럼 표현 계산식이 주를 이룬다. 즉, 컬렉션의 주제는 데이터이고 스트림의 주제는 계산이다.

 

[소스]

스트림은 컬렉션, 배열, I/O 자원 등의 데이터 제공 소스로부터 데이터를 소비(consume)한다. 정렬된 컬렉션으로 스트림을 생성하면 정렬이 그대로 유지된다. 즉, 리스트로 스트림을 만들면 스트림의 요소는 리스트의 요소와 같은 순서를 유지한다.

 

[데이터 처리 연산]

스트림은 함수형 프로그래밍 언어에서 일반적으로 지원하는 연산과 데이터베이스와 비슷한 연산을 지원한다. 예를 들어 filter, map, reduce, find, match, sort 등으로 데이터를 조작할 수 있다. 스트림 연산은 순차적으로 또는 병렬로 실행할 수 있다.

 

[파이프라이닝]

대부분의 스트림 연산은 스트림 연산끼리 연결해서 커다란 파이프라인을 구성할 수 있도록 스트림 자신을 반환한다. 덕분에 laziness, short-circuiting 같은 최적화도 얻을 수 있다. 연산 파이프라인은 데이터 소스에 적용하는 데이터베이스 질의와 비슷하다ㅓ.

 

[내부 반복]

반복자를 이용해서 명시적으로 반복하는 컬렉션과 달리 스트림은 내부 반복을 지원한다. 

import static java.util.stream.Collectors.toList; List<String> threeHighCaloricDishNames = menu.stream() // 메뉴에서 스트림을 얻는다. .filter(d -> d.getCalories() > 300) // 파이프라인 연산 만들기. 고칼로리 요리 필터링 .map(Dish::getName) // 요리명 추출 .limit(3) // 선착순 세개만 선택 .collect(toList()); // 결과를 다른 리스트로 저장 System.out.println(threeHighCaloricDishNames); // 결과를 출력.

우선 menu에 stream 메서드를 호출해서 요리 리스트로부터 스트림을 얻는다. 여기서 데이터소스는 요리 리스트(메뉴)다. 데이터 소스는 연속된 요소를 스트림에 제공한다. 다음으로 스트림에 filter, map, limit, collect로 이어지는 일련의 데이터 처리 연산을 적용한다. collect를 제외한 모든 연산은 서로 파이프라인을 형성할 수 있도록 스트림을 반환한다. 파이프라인은 소스에 적용하는 질의 같은 존재다. 마지막으로 collect 연산으로 파이프라인을 처리해서 결과를 반환(collect는 스트림이 아니라 List를 반환한다)한다. 마지막에 collect를 호출하기 전까지는 menu에서 아무것도 선택되지 않으며 출력 겨로가도 없다. 즉, collect가 호출되기 전까지 메서드 호출이 저장되는 효과가 있다. 

 

collect: 스트림을 다른 형식으로 변환한다. collect가 다양한 변환 방법을 인수로 받아 스트림에 누적된 요소를 특정 결과로 변환시키는 기능을 수행하는 정도로 이해하자. 예제의 toList()는 스트림을 리스트로 변환하라고 지시하는 인수다. 

 

스트림 라이브러리에서 필터링, 추출, 축소 기능을 제공하므로 직접 이기능을 구현할 필요가 없었다. 결과적으로 스트림 API는 파이프라인을 더 최적화할 수 있는 유연성을 제공한다. 

출처: https://12bme.tistory.com/461 [길은 가면, 뒤에 있다.]

Java 스트림 Stream (1) 총정리

 

 

 

 

 

 

 

 

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