[인프런] 김영한의 실전 자바 - 고급 3편, 람다, 스트림, 함수형 프로그래밍 / 9. 스트림 API 2 - 기능

스트림 생성

스트림은 자바 8부터 추가된 기능으로 데이터 처리에 있어 간결하고 효율적인 코드 작성을 가능하게 해줌

특히 중간 연산과 최종 연산을 구분하며, 지연 연산을 통해 불필요한 연산을 최소화함

 

 

 

CreateStreamMain.java : 스트림을 생성하는 대표적인 방법들을 코드로 알아보자

package stream.operation;

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

public class CreateStreamMain {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("1. 컬렉션으로부터 생성");
        List<String> list = List.of("a", "b", "c");
        Stream<String> stream1 = list.stream();
        stream1.forEach(System.out::println);

        System.out.println("2. 배열로부터 생성");
        String[] arr = {"a", "b", "c"};
        Stream<String> stream2 = Arrays.stream(arr);
        stream2.forEach(System.out::println);

        System.out.println("3. Stream.of() 사용");
        Stream<String> stream3 = Stream.of("a", "b", "c");
        stream3.forEach(System.out::println);

        System.out.println("4. 무한 스트림 생성 - iterate()");
        // iterate : 초기값과 다음값을 만드는 함수를 지정
        Stream<Integer> infiniteStream = Stream.iterate(0, n-> n+2); // 0, 2, 4, 6...
        infiniteStream.forEach(System.out::println); // 무한 출력
        infiniteStream.limit(3).forEach(System.out::println); // 0, 2, 4 만 출력

        System.out.println("5. 무한 스트림 생성 - generate()");
        // generate : Supplier를 사용해 무한 생성
        Stream<Double> randomStream = Stream.generate(Math::random);
        randomStream.limit(3).forEach(System.out::println);
    }
}

-> 컬렉션, 배열, Stream.of는 기본적으로 유한한 데이터 소스로부터 스트림 생성

-> iterate, generate는 별도 종료 조건이 없다면 무한히 데이터를 만들어내는 스트림 생성으로 필요한 만큼(limit)만 사용해야 함

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중간 연산

스트림 파이프라인에서 데이터를 변환, 정렬 등을 하는 단계

 

 

 

FlatMap

: 중간 연산 중 하나

: map은 각 요소를 하나의 값으로 변환하지만 FlatMap은 각 요소를 스트림으로 변환한 뒤 그 결과를 하나의 스트림으로 평탄화해줌

 

 

 

MapVsFlatMapMain.java

package stream.operation;

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

public class MapVsFlatMapMain {

    public static void main(String[] args) {
        List<List<Integer>> outerList = List.of(
                List.of(1,2),
                List.of(3,4),
                List.of(5,6)
        );
        System.out.println("outerList = " + outerList);

        ArrayList<Integer> forResult = new ArrayList<>();
        for(List<Integer> list : outerList) {
            for(Integer i : list) {
                forResult.add(i);
            }
        }
        System.out.println("forResult = " + forResult);

        // map
        List<Stream<Integer>> mapResult = outerList.stream()
                .map(list -> list.stream())
                .toList();
        System.out.println("mapResult = " + mapResult);

        // flatMap
        List<Integer> flatMapResult = outerList.stream()
                .flatMap(list -> list.stream())
                .toList();
        System.out.println("flatMapResult = " + flatMapResult);
    }
}

 

실행 결과

 

1) map

> 이중 구조가 그대로 유지됨

> 각 요소가 Stream 형태가 되므로 결과가 List<Stream<Integer>>가 됨

> java.util.stream.ReferencePipiline$.. 형태로 보임

 

2) flatMap

> flatMap 호출 시 list -> list.stream()이 호출되며 내부의 3개 List<Integer>를 Stream<Integer>로 변환

> flatMap은 Stream<Integer> 내부 값을 꺼내 외부 Stream에 포함

> 따라서 Stream<Integer>가 됨

 

=> flatMap은 중첩 구조를 일차원으로 펼치는 데 사용된다.

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Optional 간단 설명

최종 연산을 시작하기 전 자바가 제공하는 Optional 클래스를 간단히 알아보자

 

Optional 클래스

> 내부에 하나의 값(value)을 가짐

> isPresent()를 통해 그 값이 있는지 없는지 확인할 수 있다.

> get()으로 내부의 값을 꺼낼 수 있다. 없다면 예외가 발생한다.

> Optional은 이름 그대로 필수가 아니라 옵션이라는 뜻 : 내부에 값이 있을 수도 있고 없을 수도 있다는 뜻

 

 

 

OptionalSimpleMain.java

package stream.operation;

import java.util.Optional;

public class OptionalSimpleMain {

    public static void main(String[] args) {
        Optional<Integer> optional1 = Optional.of(10);
        System.out.println("optional1 = " + optional1);

        // 값이 있는지 확인할 수 있는 안전한 메서드 제공
        if(optional1.isPresent()) {
            Integer i = optional1.get();
            System.out.println("i = " + i);
        }

        Optional<Object> optional2 = Optional.ofNullable(null);
        System.out.println("optional2 = " + optional2);
        if(optional2.isPresent()) {
            Object o = optional2.get();
            System.out.println("o = " + o);
        }

        // 값이 없는 Optional에서 get 호출 시 NoSuchElementException 발생
        Object o2 = optional2.get();
    }
}

 

실행 결과

-> Optional은 내부에 값을 담아두고 그 값의 null 여부를 체크하는 isPresent()와 같은 안전한 체크 메서드 제공

-> null 값으로 인한 오류를 방지하고 코드에서 "값이 없을 수도 있다"는 상황을 명시적으로 표현하기 위해 사용

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최종 연산

스트림 파이프라인의 끝에 호출되어 실제 연산을 수행하고 결과를 만들어낸다.

최종연산이 실행된 후 스트림은 소모되어 더 이상 사용할 수 없다.

 

* reduce를 사용할 때 초깃값을 지정하면, 스트림이 비어 있어도 초깃값이 결과가 된다. 초깃값이 없으면 Optional을 반환한다.

* findFirst(), findAny()도 결과가 없을 수 있으므로 Optional을 통해 값 유무를 확인해야 한다.

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기본형 특화 스트림

자바에서는 IntStream, LongStream, DoubleStream의 세가지 형태를 제공해 기본 자료형에 특화된 기능을 사용할 수 있다.

 

* 기본형 특화 스트림의 숫자 범위 생성 기능

1) range(int startInclusive, int endExclusive) : 시작값 이상 ~ 끝값 미만

-> IntStream.range(1, 5) -> [1, 2, 3, 4]

 

2) rangeClosed(int startInclusive, int endInclusive) : 시작값 이상 ~ 끝값 포함

-> IntStream.rangeClosed(1, 5) -> [1, 2, 3, 4, 5]

 

 

 

주요 기능 및 메서드

: 합계, 평균 등 자주 사용하는 연산을 편리한 메서드로 제공

: 타입 변환과 박싱/언박싱 메서드도 제공

 

 

 

성능 - 전통적 for문 vs 스트림 vs 기본형 특화 스트림

* 실제로는 데이터 양, 연산 종류, JVM 최적화 등에 따라 달라짐

 

> 전통적인 for문이 보통 가장 빠름

> 스트림보다 전통적 for문이 1.5 ~ 2배 정도 빠름

> 기본형 특화 스트림(IntStream 등)은 전통적 for문에 가까운 성능을 보여줌

 

실무에선?

극단적 성능이 필요한 경우가 아니라면, 코드의 가독성과 유지보수성을 위해 스트림 API를 사용하는 것이 보통 나음