April 26, 2020 3 min to read

자바 8 인 액션

4. 스트림 소개

스트림을 활용하면 많은 요소를 포함하는 커다란 컬렉션을 처리하는 경우, 성능을 높이기 위해 병렬로 처리하려 할 때 스트림을 활용함으로써 간결하게 구현할 수 있다.또한 SQL에서의 필터링, 그룹화 등을 간편하게 구현할 수 있다.

스트림이란?

자바 API에 새로 추가된 기능으로, 선언형(데이터를 처리하는 임시 구현 코드 대신 질의로 표현 가능한)으로 컬렉션 데이터를 처리할 수 있다. filter나 sorted, map, collect와 같은 연산은 고수준 빌딩 블록(high-level building block)으로 이루어져있어, 자유롭게 사용이 가능해진다. 결과적으로 데이터 처리 과정을 병렬화 하면서 thread와 lock을 걱정할 필요가 없다.

스트림의 특징

• 선언형 더 간결하고 가독성이 좋아진다.
• 조립할 수 있음 유연성이 좋아진다.
• 병렬화 성능이 좋아진다.

스트림 시작

스트림의 정의는 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 시간/공간의 복잡성과 관련된 요소 저장 및 접근 연산이 주를 이루지만, 스트림은 filter, sorted, map과 같은 표현 계산식이 주를 이룬다. 즉 컬렉션의 주제는 데이터이고 스트림의 주제는 계산이다.

• 소스 스트림은 컬렉션, 배열, I/O 자원 등의 데이터 제공 소스로부터 데이터를 소비한다.

• 데이터 처리 연산 스트림은 함수형 프로그래밍 언어에서 일반적으로 지원하는 연산과 데이터베이스와 비슷한 연산을 지원한다.(ex. filter, map, reduce, find, match, sort 등)

• 파이프라이닝 스트림 연산끼리 연결해서 커다란 파이프라인을 구성할 수 있다. 연산 파이프라이닝은 데이터 소스에 적용하는 데이터베이스 질의와 비슷하다.

• 내부 반복 반복자 없이 내부 반복 구현이 가능하다.

  import static java.util.stream.Collectors.toList;
  List<String> threeHighCaloricDishNames = menu.stream()                              //  메뉴에서 스트림을 얻는다.
                                             .filter(d -> d.getCalories() > 300)    //  파이프라인 연산의 첫 번째. 300칼로리 초과되는 요리 필터링
                                             .map(Dish::getName)                    //  요리명 추출
                                             .limit(3)                              //  선착순 3개만 선택
                                             .collect(toList());                    //  결과를 다른 형식(여기에선 리스트)로 저장
  

스트림과 컬렉션

컬렉션

• 컬렉션은 모든 요소가 계산이 완료된 상태로 저장된 자료구조 이다.
• 컬렉션에 요소를 추가/삭제가 가능하다.
• 적극적으로 생성된다. 즉, 모든 값의 계산이 완료될 떄까지 기다린다.
• 외부 반복이 적용된다. 즉, 사용자가 직접 for-each 등을 활용하여 요소를 반복해야 한다.

  외부 반복은 for-each를 활용하여 병렬성을 스스로 관리해야 한다.

스트림

• 스트림은 요청할 때만 요소를 계산하는 고정된 자료구조 이다.
• 스트림에 요소를 추가/삭제가 불가하다.
• 사용자가 데이터를 요청할 때만 값을 계산한다.
• 단 한번만 탐색할 수 있다. 탐색했던 요소를 재탐색하려면 새로운 스트림을 생성해야 한다.
• 내부 반복이 적용된다. 즉, 알아서 반복이 처리되고 결과 스트림 값을 어딘가에 저장해준다. 어떤 작업을 수행할 건지만 지정하면 모든 것이 알아서 처리된다.

  컬렉션과 달리 별도의 반복자 없이 알아서 반복 처리 된다.

내부 반복은 투명한 병렬 처리와 최적화된 다양한 순서로 처리가 가능해진다. 또한 데이터 표현과 HW를 활용한 병렬성 구현을 자동으로 선택한다.

스트림 연산

스트림 연산은 다음과 같이 크게 두 가지로 구분할 수 있다. 연결할 수 있는 스트림 연산인 중간 연산과, 스트림을 닫는 연산인 최종 연산이다.

중간 연산

중간 연산은 최종 연산을 스트림 파이프라인에 실행하기 전까지 아무 연산도 수행하지 않는다. 중간 연산을 모두 합친 후, 합쳐진 중간 연산을 최종 연산으로 한 번에 처리한다.

최종 연산

최종 연산은 스트림 파이프라인에서 결과를 도출한다.(ex. forEach)

스트림 이용 과정

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

스트림 파이프라인 개념은 빌더 패턴과 비슷하다.

참고 http://tcpschool.com/java/java_stream_intermediate