Java stream API

Stream API란?

JDK 8에서 추가된 Stream API는 데이터 소스를 추상화하고, 데이터를 다루는데 자주 사용되는 메서드들을 정의한 API다. 데이터 소스 추상화라던가, 다룬다던가 우선 막연하니 다짜고짜 코드부터 한 번 봐보자.

// langs 리스트에 프로그래밍 언어들을 추가하고
// "J"를 포함한 언어를 별도 리스트에 분리하는 코드 

var langs = new ArrayList<String>();
langs.add("C");
langs.add("C++");
langs.add("C#");
langs.add("Java");
langs.add("JavaScript");
langs.add("TypeScript");

// stream 미적용
var filteredLangs = new ArrayList<String>();
for (var lang: langs) {

    if(lang.contains("J")){
        filteredLanguages.add(lang);
    }
}

// stream 적용
var filteredLangsWithStream = langs.stream()
                                    .filter(lang -> lang.contains("J"))
                                    .collect(Collectors.toList());

stream 미적용 코드엔 for, if를 사용해 “J”를 포함한 언어를 필터링해 새로운 리스트에 추가하고, stream 적용 코드엔 List에 stream을 사용해 filter 메서드로 데이터를 처리 했다. stream은 List뿐만 아니라 Array나 다른 Collection(Map, Set 등)에도 사용할 수 있는데 이는 데이터 소스(Array, Collections)를 추상화해놨기 때문에 어떤 자료구조에도 사용할 수 있는것이다. filter뿐만 아니라 다양한 데이터 처리 메서드를 지원한다. 조금 더 자세히 알아본다.

Stream의 연산 구조

Stream API는 나름 체계가 있는 친구다. 아래 코드를 보자.

langs.stream()                           // 1.stream 생성
     .filter(lang -> lang.contains("J")) // 2.중간 연산
     .collect(Collectors.toList());      // 3.최종 연산

1. Stream 생성

간단하다. stream API를 사용하려면 stream을 생성해야하는데 Array OR Collections.stream() 과 같이 생성할 수 있다.

langs.stream() // 1.stream 생성

2. 중간 연산

데이터를 처리하기 위한 메서드들을 사용하는 단계다. return type이 stream이므로 계속해서 다른 메서드로 체이닝이 가능하다.

langs.stream()
     .filter(lang -> lang.contains("J"))       // 2.중간 연산 A
     .filter(lang -> !lang.contains("script")) // 2.중간 연산 B
     .distinct()                               // 2.중간 연산 C

지원 메서드들은 아래와 같다.

메서드명	설명
filter()	스트림 요소마다 조건문을 만족하는 요소로 구성된 스트림을 반환
distinct()	스트림 요소들의 중복을 제거한 스트림을 반환
map()	스트림의 각 요소마다 수행할 연산을 구현할때 사용
flatMap()	스트림 요소를 새로운 요소로 대체한 스트림을 생성
limit()	스트림의 시작 요소로 부터 인자로 전달된 인덱스 까지의 요소를 추출해 새로운 스트림을 생성
skip()	스트림의 시작 요소로 부터 인자로 전달된 인덱스 까지를 제외하고 새로운 스트림을 생성
sorted()	스트림 요소를 정렬하는 method로 기본적으로 오름차순으로 정렬
peek()	결과 스트림의 요소를 사용해 추가로 동작을 수행

3. 최종 연산

stream 끝맺음 위한 매서드들을 사용하는 단계다. return type이 stream이 아니므로 더 이상 체이닝할 수 없다.

langs.stream()
     .filter(lang -> lang.contains("J"))
     .collect(Collectors.toList());     // 3. 최종연산 

지원 메서드들은 아래와 같다.

메서드명	설명
forEach()	스트림의 요소들을 순환 하면서 반복해서 처리해야 하는 경우 사용
reduce()	map 과 비슷하게 동작하지만 개별연산이 아니라 누적연산이 이루어진다는 차이 존재
findFirst()	스트림에서 지정한 첫번째 요소를 찾는 메서드
findAny()	스트림에서 지정한 첫번째 요소를 찾는 메서드 parallelStream()와 함께 사용
anyMatch()	스트림의 요소중 특정 조건을 만족하는 요소가 하나라도 있는지 검사
allMatch()	스트림의 요소중 특정 조건을 모두 만족하는지 검사
noneMatch()	스트림의 요소중 특정 조건을 만족하는 요소가 하나도 없는지 검사
count()	스트림의 원소들로 부터 전체 개수 구하기 위한 메서드
min()	스트림의 원소들로 부터 최소값 구하기 위한 메서드
max()	스트림의 원소들로 부터 최대값을 구하기 위한 메서드
sum()	스트림 원소들의 합계를 구하는 메서드
average()	스트림 원소들의 평균을 구하는 메서드
collect()	스트림의 결과를 모으기 위한 메서드로 Collectors 객체에 구현된 방법에 따라 처리하는 메서드

Stream 특징

지금까지 설명한 Stream API는 아래와 같은 특징을 가진다.

1. 내부 반복(internal iteration)을 통해 작업을 수행.

for문을 내장하고 있어 따로 쓸 필요가 없다. 덕분에 간결하고 가독성 높은 코드를 작성할 수 있다.

2. 단 한 번만 사용가능.

Stream API는 일회용이기 때문에 한번 사용이 끝나면 재사용할 수 없다. 재사용이 필요한 경우에는 Stream을 다시 생성해야 한다.

3. 원본 데이터를 변경하지 않는다.

원본 데이터가 아닌 별도의 요소들로 Stream을 생성한다. 원본 데이터는 읽기만 하며 별도의 Stream 요소들에서 데이터를 처리한다.

4. 병렬 처리 지원.

parallelStream() 메소드를 사용해 병렬처리를 쉽게 구현할 수 있다.