모던 자바 인 액션 4장을 학습하고 정리한 내용입니다.

4장 스트림 소개

• SQL를 사용하는 것처럼 어떻게 구현해야하는지를 명시할 필요 없이 컬렉션을 다루고 싶다.
• 멀티코어의 특징을 살려 컬렉션을 다룰 때 성능의 이점을 누리고 싶다.

답은 스트림

4.1 스트림은 무엇인가?

자바 8에 새로 추가된 API

1. 스트림을 통해 선언형으로 컬렉션 데이터를 처리 가능하다.

   1. 데이터를 어떻게 다룰지 고민 없이, 질의로 표현 가능하다.
   2. 루프, if문 등의 제어 블록을 사용하지 않고 동작의 수행을 지정할 수 있다.
   EX) if (칼로리가 낮으면) { 선택하라 } -> '저칼로리 요리만 선택하라'

2. 멀티스레드 코드를 구현하지 않아도 데이터를 투명하게 병렬로 처리할 수 있다.

filter, sorted, map, collect같은 연산은 고수준 빌딩 블록으로 이루어져 있다.
즉, 특정 스레딩 모델에 국한되지 않고 어떤 상황에서든 자유롭게 사용가능하다.
결과적으론 스레드, 락을 걱정할 필요 없이 데이터를 병렬 처리할 수 있다.

요약하자면

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

4.2 스트림 시작하기

스트림은 정확히 데이터 처리 연산을 지원하도록 소스에서 추출된 연속된 요소라고 정의할 수 있다.

1. 연속된 요소
   • 스트림은 특정 타입으로 이루어진 연속된 값들의 집합의 인터페이스를 제공함
   • 스트림은 주로 표현 계산식(filter, sorted, map 등)이 주를 이룸
     • 컬렉션의 주제: 데이터 <--> 스트림의 주제: 계산
2. 소스
   • 스트림은 컬렉션, 배열, I/O 자원 등의 데이터 제공 소스로부터 데이터를 소비한다.
   • 정렬된 컬렉션으로 스트림을 만들면, 스트림도 정렬된 상태
3. 데이터 처리 연산
   • 스트림은 함수형 프로그래밍, 데이터베이스와 비슷한 연산을 제공
   • filter, map, reduce, find, match, sort ...
   • 순차적 또는 병렬적으로 실행할 수 있다.

스트림은 두 가지 중요 특징이 있다.

1. 파이프라이닝
   • 스트림 연산끼리 연결해서 커다란 파이프라인을 구성할 수 있다.
   • laziness, short-circuiting같은 최적화도 얻을 수 있다 (5장 설명)
2. 내부 반복
   • 컬렉션이 명시적으로 반복자를 이용하는 것과 달리, 스트림은 내부 반복자를 지원함 (4.3.2설명)

4.3 스트림과 컬렉션

컬렉션

• 현재 자료구조가 포함하는 모든 값을 메모리에 저장하는 자료구조
• 컬렉션의 모든 요소는 컬렉션에 추가하기 전에 계산되어야 함
  • 리스트에 저장된 특정 데이터를 제거하려면, 그 데이터는 리스트에 계산, 저장되어야 함

스트림

• (이론적으로) 요청할 때만 요소를 계산하는 고정된 자료구조
  • 스트림에 요소를 추가, 제거할 수 없음

컬렉션, 스트림 비교

• 무한히 생성되는 소수를 각각의 자료구조에 저장하려고 한다.

컬렉션

• 모든 소수를 우선 자료구조에 저장해야 함 -> 무한한 소수 계산, 저장 반복 => 평생 결과 확인 불가능

스트림

• 사용자가 '10개 확인' 요청을 할 때, 그제서야 소수 10개 계산함

4.3.1 딱 한 번만 탐색할 수 있다.

반복자와 마찬가지로, 스트림도 한 번만 탐색할 수 있다. 즉, 탐색된 스트림 요소는 소비된다.
스트림에서 데이터를 다시 탐색하려면 새로 스트림을 만들어야 한다.
반복해서 데이터를 읽으려면, 그 데이터 소스가 반복 가능해야 한다. I/O 채널은 반복이 안 될 수 있다.

4.3.2 외부 반복과 내부 반복

컬렉션은 사용자가 직접 요소를 반복해야 한다(EX: for-each) -> 외부 반복
스트림은 알아서 반복을 수행하고 결과 스트림값을 어딘가에 저장한다 -> 내부 반복

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

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

// 내부 반복
List<String> names = menu.stream()
							.map(Dish::getName)
                            .collect(toList());

내부 반복을 이용하면 작업을 투명하게 병렬로 처리하거나, 더 최적화된 순서로 처리할 수 있다.
내부 반복을 사용하지 않으면 synchronized 등을 사용해서 직접 병렬성을 보장해야 한다.

4.4 스트림 연산

스트림의 연산은 중간 연산, 최종 연산으로 구분된다.

4.4.1 중간 연산

filter, sorted 같이 연결할 수 있는 스트림 연산을 의미한다.
중간 연산은 다른 스트림을 반환한다. 그래서 중간 연산을 연결해 질의를 만들 수 있는 것이다.
중간 연산은 게으르다(lazy). 즉, 단말 연산을 스트림 파이프라인에서 실행하기 전 까진 아무도 연산을 수행하지 않는다.
중간 연산을 합친 다음에 합쳐진 중간 연산을 최종 연산으로 한 번에 처리하기 때문이다.

연산	반환 형식	연산의 파라미터	함수 디스크립터
filter	Stream<T>	Predicate<T>	T -> boolean
map	Stream<R>	Function<T, R>	T -> R
limit	Stream<T>
sorted	Stream<T>	Comparator<T, R>	(T, T) -> int
distinct	Stream<T>

4.4.2 최종 연산

스트림을 닫는 연산을 의미한다.
보통 List, Integer, void 등 스트림 이외의 결과를 반환한다.

// forEach는 void를 반환하므로 최종 연산
menu.stream().forEach(System.out::println);

연산	반환 형식	목적
forEach	void	스트림의 각 요소를 소비하면서 람다를 적용한다.
count	Long	스트림의 요소 개수를 반환한다.
collect		스트림을 리듀해서 리스트, 맵, 정수 형식의 컬렉션을 만든다. (6장 참고)

4.4.3 스트림 이용하기

스트림 이용 과정은 다음과 같이 세 가지로 요약할 수 있다.

1. 질의를 수행할 (컬렉션 같은) 데이터 소스
2. 스트림 파이프라인을 구성할 중간 연산 연결
3. 스트림 파이프라인을 실행하고 결과를 만들 최종 연산