[Java8 In Action] #4 스트림 소개

[Java8 In Action] #4 스트림 소개

Java8 In Action 내용을 보며 정리한 내용입니다.

정리자는 기존에 Java8 을 한차례 rough 하게 공부한 적이 있고, Kotlin 역시 공부한 적이 있습니다.

위의 prerequisite 가 있는 상태에서 추가적인 내용만 정리한 내용이므로, 제대로 공부를 하고 싶다면 책을 구매해서 보길 권장합니다!

4.1. 스트림이란 무엇인가?

-

스트림은 자바 API 에 새로 추가된 기능으로, 스트림을 이용하면 선언형(즉, 데이터를 처리하는 임시 구현 코드 대신 질의로 표현)으로 컬렉션 데이터를 처리할 수 있다.

또한 스트림을 이용하면 멀티스레드 코드를 구현하지 않아도 데이터를 투명하게 병렬로 처리할 수 있다.

-

스트림을 사용하면 선언형으로 코드를 구현할 수 있다. 루프와 if 조건문 등의 제어 블록을 사용해서 어떻게 동작을 구현할지 지정할 필요 없이 동작의 수행을 지정할 수 있다.

또한 스트림을 사용하면 filter, sorted, map, collect 같은 여러 빌딩 블록 연산을 연결해서 복잡한 데이터 처리 파이프라인을 만들 수 있다.

이들은 고수준 빌딩 블록(high-level building block)으로 이루어져 있으므로 특정 스레딩 모델에 제한되지 않고 자유롭게 어떤 상황에서든 사용할 수 있다. ( 또한 이들은 내부적으로 단일 스레드 모델에 사용할 수 있지만 멀티코어 아키텍처를 최대한 투명하게 활용할 수 있도록 구현되어 있다.)

-

자바8의 스트림 API의 특징을 다음처럼 요약할 수 있다.

    선언형 : 더 간결하고 가독성이 좋아진다.

    조립할 수 있음 : 유연성이 좋아진다.

    병렬화 : 성능이 좋아진다.

4.2. 스트림 시작하기

-

스트림의 정의

연속된 요소

    특정 요소 형식으로 이루어진 연속된 값 집합의 인터페이스를 제공한다.

    컬렉션의 주제는 데이터고, 스트림의 주제는 계산이다. ( filter, sorted, map )

소스

    컬렉션, 배열, I/O 자원 등의 데이터 제공 소스로부터 데이터를 소비(consume)한다.

데이터 처리 연산

파이프라이닝

    게으름(laziness), 쇼트서킷(short-circuiting) 같은 최적화도 얻을 수 있다.

내부 반복

    

4.3. 스트림과 컬렉션

-

데이터를 언제 계산하느냐가 컬렉션과 스트림의 가장 큰 차이라고 할 수 있다.

컬렉션은 현재 자료구조가 포함하는 모든 값을 메모리에 저장하는 자료구조다.

즉 컬렉션의 모든 요소는 컬렉션에 추가하기 전에 계산되어야 한다.

반면 스트림은 이론적으로 요청할 때만 요소를 계산하는 고정된 자료구조다. ( 스트림에 요소를 추가하거나 스트림에서 요소를 제거할 수 없다. )

이러한 스트림의 특성은 프로그래밍에 큰 도움을 준다.

결과적으로 스트림은 생산자(producer)와 소비자(consumer) 관계를 형성한다.

또한 스트림은 게으르게 만들어지는 컬렉션과 같다.

즉 사용자가 데이터를 요청할 때만 값을 계산한다.

4.3.1. 딱 한 번만 탐색할 수 있다!

-

반복자와 마찬가지로 한 번 탐색한 요소를 다시 탐색하려면 초기 데이터 소스에서 새로운 스트림을 만들어야 한다.

( 만약 데이터 소스가 I/O 채널이라면 소스를 반복 사용할 수 없으므로 새로운 스트림을 만들 수 없다. )

4.3.2. 외부 반복과 내부 반복

-

for-each 등을 사용해서 사용자가 직접 요소를 반복하는 것을 외부 반복(external iteration)이라 한다.

반면 스트림 라이브러리는 반복을 알아서 처리하고 결과 스트림값을 어딘가에 저장해주는 내부 반복(internal iteration) 을 사용한다.

-

내부 반복을 사용하면 더 간결하게 코드를 작성할 수 있고, 작업을 투명하게 병렬 처리하거나 더 최적화된 다양한 순서로 처리할 수 있다.

-

스트림 라이브러리의 내부 반복은 데이터 표현과 하드웨어를 활용한 병렬성 구현을 자동으로 선택한다.

반면 외부반복에서는 병렬성을 스스로 관리해야 한다.

4.4. 스트림 연산

-

연결할 수 있는 스트림 연산을 중간 연산(intermediate operation)이라고 하며, 스트림을 닫는 연산을 최종 연산(terminal operation)이라고 한다.

4.4.1. 중간 연산

-

중간 연산의 중요한 특징은 단말 연산을 스트림 파이프라인에 실행하기 전까지는 아무 연산도 수행하지 않는다는 것.

즉 게으르다(lazy)는 것이다.

중간 연산을 합친 다음에 합쳐진 중간 연산을 최종 연산으로 한 번에 처리하기 때문이다

-

limit 연산을 사용하면 쇼트서킷이라는 기법을 사용할 수 있다. ( 모든 것을 iteration 하지 않고 일찍 끝난다. )

다른 연산이 한 과정으로 병합되는 것을 루프 퓨전(loop fusion) 이라고 한다.

( 예를 들면 steam.filter.map.limit 의 코드가 있으면 filter, map 이 한 과정으로 병합되고, limit 이 쇼트서킷 된다. )

4.4.2. 최종 연산

-

보통 최종 연산에 의해 List, Integer, void 등 스트림 이외의 결과가 반환된다.

4.4.3. 스트림 이용하기

-

스트림 이용 과정은 다음과 같이 세 가지로 요약할 수 있다.

질의를 수행할 (컬렉션 같은) 데이터 소스

스트림 파이프라인을 구성할 중간 연산 연결

스트림 파이프라인을 실행하고 결과를 만들 최종 연산

4.5. 요약

-

스트림은 소스에서 추출된 연속 요소로, 데이터 처리 연산을 지원한다.

-

스트림은 내부 반복을 지원한다. 내부 반복은 filter, map, sorted 등의 연산으로 반복을 추상화한다.

-

스트림에는 중간 연산과 최종 연산이 있다.

-

filter 와 map 처럼 스트림을 반환하면서 다른 연산과 연결될 수 있는 연산을 중간 연산이라고 한다.

중간 연산을 이용해서 파이프라인을 구성할 수 있지만 중간 연산으로는 어떤 결과도 생성할 수 없다.

-

foeEach 나 count 처럼 스트림 파이프라인을 처리해서 스트림이 아닌 결과를 반환하는 연산을 최종 연산이라고 한다.

-

스트림의 요소는 요청할 때만 계산된다.

COLLECT, CONSUME, Count, data processing pipeline, external iteration, Filter, foreach, high level building block, intermediate operation, internal iteration, java8 in action, laziness, Limit, loop fusion, map, short-circuiting, sorted, Stream, stream and collection, terminal operation, 게으름, 내부 반복, 데이터 소스, 루프 퓨전, 병렬화, 선언형, 소스, 쇼트서킷, 스트림, 스트림 연산, 스트림과 컬렉션, 연속된 요소, 외부 반복, 조립할 수 있음, 중간 연산, 중간 연산 연결, 최종 연산, 파이프라이닝