[Effective Java] 46. 스트림에서는 부작용 없는 함수를 사용하라

스트림은 처음 봐서는 이해하기 어렵고, 장점이 무엇인지 쉽게 와 닿지 않을 수 있다.
스트림은 또 하나의 api가 아닌, 함수형 프로그래밍에 기초한 패러다임이기 때문이다.

☁️ 스트림 패러다임

스트림 패러다임의 핵심은 계산을 일련의 변환으로 재구성하는 부분이다.
이때 각 변환 단계는 가능한 한 이전 단계의 결과를 받아 처리하는 순수 함수여야 한다.

🔖 순수 함수란?
오직 입력만이 결과에 영향을 주는 함수.
다른 가변 상태를 참조하지 않고, 함수 스스로도 다른 상태를 변경하지 않아야함

따라서 순수 함수가 되기 위해서는, 스트림 연산에 건네는 함수 객체는 모두 부작용(side effect)이 없어야 한다.

ForEach 예제

Map<String, Long> freq = new HashMap<>();
try (Stream<String> words = new Scanner(file).tokens()) {
	words.forEach(word -> {
		freq.merge(word.toLowerCase(), 1L, Long::sum);
	});
}

스트림,람다,메서드 참조를 사용했고, 결과도 올바르다.
하지만 절대 스트림 코드라 할 수 없다. 스트림 코드를 가장한 반복적 코드다.
오히려 스트림 장점을 살리지 못해 길고, 어렵고, 유지보수에 좋지 않다.
모든 작업이 종단 연산인 forEach 에서 일어나는데, 이때 외부 상태(빈도표)를 수정하는 람다를 실행하고 있기 때문이다.

수정 : 스트림을 제대로 활용

Map<String, Long> freq;
try (Stream<String> words = new Scanner(file).tokens()) {
     freq = words.collect(groupingBy(String::toLowerCase, counting()));
}

짧고 명확하며 스트림 api를 제대로 활용했다.

결론적으로 ForEach 연산은 종단 연산 중 기능이 가장 적고 병렬화할 수도 없어서 스트림 스럽지않기 때문에, 계산 결과를 보고할 때만 사용하고 계산하는 데는 쓰지 말아야 한다.
ex. 병렬문제

Stream Collector(수집기)

위의 예제 처럼, 스트림을 올바르고 안전하게 사용하기 위해서는 수집기를 사용해야 한다.
수집기는 쉽게 말해, 축소(reduction) 전략을 캡슐화한 블랙박스 객체라고 할 수 있다.

🔖 축소
스트림의 원소들을 객체 하나에 취합하는 것을 의미

수집기가 생성하는 객체는 일반적으로 컬렉션이기 때문에, 손쉽게 스트림의 원소를 컬렉션으로 모을 수 있다.
수집기의 종류는 다음과 같이 세가지가 존재한다.

1. toList()
2. toSet()
3. toCollection(collectionFactory)

toList

빈도표에서 가장 흔한 단어 10개를 추출하는 스트림

List<String> topTen = freq.keySet().stream()
      .sorted(comparing(freq::get).reversed())
      .limit(10)
      .collect(toList());   // Collectors.toList() : 정적 import

comparing() 메서드는 키 추출 함수를 받는 비교자 생성 메서드다.
freq::get은 입력받은 단어(키)를 빈도표에서 찾아 빈도를 반환하고, 흔한 단어가 위로 오도록 비교자를 역순으로 정렬하고 있다.

toMap

가장 간단한 맵 수집기는 toMap(KeyMapper, valueMapper) 로, 스트림 원소를 키에 매핑하는 함수와 값에 매핑하는 함수를 인수로 받는다.

private static final Map<String, Operation> stringToEnum = 
	Stream.of(values()).collect(
		toMap(Object::toString, e -> e));

위와 같이 간단한 형태는 스트림의 각 원소가 '고유한' 키에 매핑되어 있을 때 적합하며, 만약 스트림 원소 다수가 같은 키를 사용한다면 충돌이 일어나 파이프라인이 IllegalStateException 을 던지며 종료될 것이다.

인수 3개를 받는 형태

키와 키에 연관된 원소들 중 하나를 골라 연관 짓는 맵을 만들때 유용하다.
다양한 음악가의 앨범들을 담은 스트림을 가지고, 음악가와 베스트 앨범을 연관 짓고 있는 수집기

Map<Artist, Album> topHits = albums.collect(
	toMap(Album::artist, a->a, maxBy(comparing(Album::sales))));

maxBy는 Comparator 를 입력받아 BinaryOperator 를 돌려준다.
(앨범 스트림을 맵으로 바꾸는데, 이 맵은 각 음악가와 그 음악가의 베스트 앨범을 짝지은 것)

groupingBy

1. 리스트 형태

이 메서드는 입력으로 분류 함수(classifier)를 받고, 출력으로는 원소들을 카테고리별로 모아 놓은 맵을 담은 수집기를 반환한다.
즉 분류 함수가 입력받은 원소가 속하는 카테고리를 반환하고 이 카테고리가 해당 원소의 맵 키로 쓰이게 된다.

words.collect(groupingBy(word -> alphabetize(word))); 

알파벳화한 단어를 알파벳화 결과가 같은 단어들의 리스트로 매핑하는 맵을 생성하고 있다.

2. DownStream : 리스트 외의 형태

만약 groupingBy가 반환하는 수집기가 리스트 외의 값을 갖는 맵을 생성하게 하려면, 분류 함수와 함께 다운스트림(downstream) 수집기도 명시해야 한다.

1. toSet()
   groupingBy는 원소들의 리스트가 아닌 집합 값을 갖는 맵을 만들어 낸다.

2. toCollection(collectionFactory)
   리스트나 집합 대신 컬렉션을 값으로 갖는 맵을 생성하여 유연성이 증가한다.

3. counting()
   각 칵테고리(키)를 해당 카테고리에 속하는 원소의 개수(값)과 매핑한 맵을 얻을 수 있다.(원소를 담은 컬렉션
   

Map<String, Long> freq = words.collect(groupingBy(String::toLowerCase, counting()));

joining

문자열 등의 CharSequence 인스턴스의 스트림에만 적용 가능하다.

1. 매개변수가 없는 경우
   단순히 원소들을 연결하는 수집기를 반환한다.

2. 매개변수가 하나인 경우
   CharSequence 타입의 구분문자(delimiter)를 받아 연결 부위에 구분문자를 삽입해준다.

3. 매개변수가 세개인 경우
   구분문자와 함께 접두문자(prefix)와 접미문자(suffix)를 받는다.
   

핵심정리

스트림 파이프라인 프로그래밍의 핵심은 부작용 없는 함수 객체에 있다.
스트림 뿐 아니라 스트림 관련 객체에 건네지는 모든 함수 객체가 부작용이 없어야 한다.
ex. forEach 예제

스트림을 잘 아려면 수집기를 잘 알아야 한다.
가장 중요한 수집기 팩터리는 toList, toMap, groupingBy, joining이다.