스트림 처리

스트림 (Stream) 은 자바 8부터 추가된 컬렉션(배열 포함)의 저장 요소를 하나씩 참조해서 람다식(함수적-스타일(functional-style))으로 처리할 수 있도록 해주는 반복자이다.

1. 반복자 스트림

java 7이전 까지의 Iterator

List<String> list = Array.asList("1", "2", "3");
Iterator<String> iterator = list.iterator();
while(iterator.hasNext()){
  String name = iterator.next();
  System.out.println(name);
}

Stream 코드로 변경

List<String> list = Array.asList("1", "2", "3");
Stream<String> stream = list.stream();
stream.forEach(name -> System.out.println(name));

컬렉션(java.util.Collection)의 stream() 메소드로 스트림 객체를 얻고 나서 stream.forEach(name -> System.out.println(name)) 메소드를 통해 컬렉션의 요소를 하나씩 콘솔에 출력한다. forEach() 메소드는 다음과 같이 Consumer 함수적 인터페이스 타입의 매개값을 가지므로 컬렉션의 요소를 소비할 코드를 람다식으로 기술할 수 있다.

void forEach(Conumer<T> action)

2. 스트림 특징

Stream은 Iterator와 비슷한 역할을 하는 반복자이지만, 람다식으로 요소 처리 코드를 제공하는 점과 내부 반복자를 사용하므로 병렬 처리가 쉽다는 점 그리고 중간 처리와 최종 처리 작업을 수행하는 점에서 많은 차이를 가지고 있다.

1. 람다식으로 요소 처리 코드를 제공한다.

Stream 이 제공하는 대부분의 요소 처리 메소드는 함수적 인터페이스 매개 타입을 가지기 때문에 람다식 또는 메소드 참조를 이요해서 요소 처리 내용을 매개값으로 전달할 수 있다.

public class Student{
  private String name;
  private int score;

  public Student(String name, int score){
    this.name = name;
    this.score = score;
  }

  public String getName() {return name;}
  public String getScore() {return score;}
}

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Stream;

public class LambdaExpressionExample {
  public static void main(String[] args){
    List<Student> list = Arrays.asList(
      new Student("홍길동", 90),
      new Student("고길동", 92)
    );

    Stream<Student> stream = list.stream(); //스트림 얻기
    stream.forEach(s -> {
      String name = s.getName();
      int score = s.getScore();
      System.out.println(name + "-" + score);
    });
  }
}

2. 내부 반복자를 사용하므로 병렬 처리가 쉽다.

외부 반복자(external iterator)란 개발자가 코드로 직접 컬렉션의 요소를 반복해서 가져오는 코드 패턴을 말한다. index를 이용하는 for문 그리고 Iterator를 이요하는 while 문은 모두 외부 반복자를 이용하는 것이다. 반면에 내부 반복자(internal iterator)는 컬렉션 내부에서 요소들을 반복시키고, 개발자는 요소당 처리해야 할 코드만 제공하는 코드 패턴을 말한다. 다음 그림을 보면서 외부 반복자와 내부 반복자를 이해해보자.

내부 반복자를 사용해서 얻는 이점은 컬렉션 내부에서 어떻게 요소를 반복시킬 것인가는 컬렉션에게 맡겨두고, 개발자는 요소 처리 코드에만 집중할 수 있다는 것이다. 내부 반복자는 요소들의 반복 순서를 변경하거나, 멀티 코어 CPU 를 최대한 활용하기 위해 요소들을 분배시켜 병렬 작업을 할 수 있도록 도와주기 때문에 하나씩 처리하는 순차적 외부 반복자보다는 효율적으로 요소를 반복시킬 수 있다.

Iterator는 컬렉션의 요소를 가져오는 것에서부터 처리하는 것까지 모두 개발자가 작성해야 하지만, 스트림은 람다식으로 요소 처리 내용만 전달할 뿐, 반복은 컬렉션 내부에서 일어난다. 스트림을 이용하면 코드도 간결해지지만, 무엇보다도 요소의 병렬 처리가 컬렉션 내부에서 처리되므로 일석이조의 효과를 가져온다.

병렬(parallel) 처리란 한 가지 작업을 서브 작업으로 나누고, 서브 작업들을 분리된 스레드에서 병렬적으로 처리하는 것을 말한다. 병렬 처리 스트림을 이용하면 런타임 시 하나의 작업을 서브 작업으로 자동으로 나누고, 서브 작업의 결과를 자동으로 결합해서 최종 결과물을 생성한다. 예를 들어 컬렉션의 요소 총합을 구할 때 순차 처리 스트림은 하나의 스레드가 요소들을 순차적으로 읽어 합을 구하지만, 병렬 처리 스트림을 이용하면 여러 개의 스레드가 요소들을 부분적으로 합하고 이 부분합을 최종 결합해서 전체 합을 생성한다.

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Stream;

public class ParallelExample{
  public static void main(String[] args){
    List<String> list = Arrays.asList("1", "2", "3", "4", "5");

    //순차 처리
    Stream<String> stream = list.stream();
    stream.forEach(ParallelEample :: print); // 메소드 참조(s -> ParallelExample.print(s)와 동일)
    System.out.println();

    //병렬 처리
    Stream<String> parallelStream = list.parallelStream = list.parallelStream();
    parallelStream.forEach(ParallelEample :: print) // 메소드 참조(s -> ParallelExample.print(s)와 동일)
  }

  public static void print(String str){
    System.out.println(str+ " : " + Thread.currentThread().getName())
  }
}

3. 스트림은 중간 처리와 최종 처리를 할 수 있다.

스트림은 컬렉션의 요소에 대해 중간 처리와 최종 처리를 수행할 수 있는데, 중간 처리에서는 매핑, 필터링, 정렬을 수행하고 최종 처리에서는 반복, 카운팅, 평균, 총합 등의 집계 처리를 수행한다.

예를 들어 학생 객체를 요소로 가지는 컬렉션이 있다고 가정했을 때 중간 처리에서는 학생의 점수를 뽑아내고, 최종 처리에서는 점수의 평균값을 산출한다.

public class MapAndRedcueExample{
  public static void main(String[] args){
    List<Student> studentList = Arrays.asList(
      new Student("홍길동", 10),
      new Student("고길동", 20),
      new Student("둘리", 30)
    );

    double avg = studentList.stream()
      // 중간처리(학생 객체를 점수로 매핑)
      .mapToInt(Student :: getScore)
      // 최종 처리(평균 점수)
      .average()
      .getAsDouble();

    System.out.println("평균 점수: " + avg);
  }
}

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