[Java] Stream에 대해 알아보자

스트림(Stream)이란?

Stream은 Iterator와 비슷한 역할을 하는 반복자이지만, 람다식으로 요소 처리 코드를 제공하는 점과, 내부 반복자를 사용하므로 병렬처리가 쉽다는 점, 중간처리와 최종 처리 작업을 수행하는 점에서 많은 차이를 가지고 있다.

 

기존 루프문 처리의 문제점

기존 Java에서 컬렉션 데이터를 처리할때는 for, foreach 루프문을 사용하면서 컬렉션 내의 요소들을 하나씩 다루었다.

간단한 처리나 컬렉션의 크기가 작으면 큰 문제가 아니지만 복잡한 처리가 필요하거나 컬렉션의 크기가 커지면 루프문의 사용은 성능저하를 일으킨다.

 

스트림의 등장

스트림은 Java8에서 추가된 기능으로 컬렉션 데이터를 선언형으로 쉽게 처리할 수 있다.

복잡한 루프문을 사용하지 않아도 되며 루프문을 중첩해서 사용해야 되는 최악의 경우도 없으며, 스트림은 병렬처리(Multi thread)를 별도의 멀티스레드 구현없이도 쉽게 구현할 수 있다.

 

Stream 사용 예제

Stream [ X ]

// 빨간색 사과 필터링
List<Apple> redApples = forEach(appleList, (Apple apple) -> apple.getColor().equals("RED"));

// 무게 순서대로 정렬
redApples.sort(Comparator.comparing(Apple::getWeight));

// 사과 고유번호 출력
List<Integer> redHeavyAppleUid = new ArrayList<>();
for (Apple apple : redApples)
    redHeavyAppleUid.add(apple.getUidNum());

Stream [ O ]

List<Integer> redHeavyAppleUid = appleList.stream()
        .filter(apple -> apple.getColor().equals("RED"))        // 빨간색 사과 필터링
        .sorted(Comparator.comparing(Apple::getWeight))         // 무게 순서대로 정렬
        .map(Apple::getUidNum).collect(Collectors.toList());    // 사과 고유번호 출력

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Intermediate Operations (중간 연산)

• filter(predicate): 조건에 맞는 요소를 선택합니다.

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);
List<Integer> evenNumbers = numbers.stream()
                                  .filter(n -> n % 2 == 0)
                                  .collect(Collectors.toList());
// 결과: [2, 4, 6, 8, 10]

• map(function): 요소들을 변환합니다.

List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie");
List<Integer> nameLengths = names.stream()
                                 .map(String::length)
                                 .collect(Collectors.toList());
// 결과: [5, 3, 7]

• sorted(): 요소들을 기본 정렬 순서에 따라 정렬합니다.

List<Integer> numbers = Arrays.asList(5, 3, 8, 1, 2);
List<Integer> sortedNumbers = numbers.stream()
                                     .sorted()
                                     .collect(Collectors.toList());
// 결과: [1, 2, 3, 5, 8]

• distinct(): 중복된 요소를 제거합니다.

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 2, 4, 3, 5);
List<Integer> distinctNumbers = numbers.stream()
                                       .distinct()
                                       .collect(Collectors.toList());
// 결과: [1, 2, 3, 4, 5]

• limit(n): 처음부터 n개의 요소로 제한합니다.

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
List<Integer> limitedNumbers = numbers.stream()
                                      .limit(3)
                                      .collect(Collectors.toList());
// 결과: [1, 2, 3]

• skip(n): 처음 n개의 요소를 건너뛴 후 남은 요소들로 구성합니다.

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
List<Integer> skippedNumbers = numbers.stream()
                                      .skip(2)
                                      .collect(Collectors.toList());
// 결과: [3, 4, 5]

 

Terminal Operations (최종 연산)

• forEach(consumer): 각 요소를 소비하면서 작업을 수행합니다. - print

List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie");
names.stream()
     .forEach(System.out::println);
// 출력: Alice
//       Bob
//       Charlie

• collect(collector): 요소들을 수집하여 결과를 반환합니다. - list

List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie");
List<String> collectedNames = names.stream()
                                  .collect(Collectors.toList());
// 결과: ["Alice", "Bob", "Charlie"]

 

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Stream을 사용할 때 직렬로 처리할 것인지 병렬로 처리할 것인지 지정할 수 있다!
다만, 병렬 처리는 멀티스레딩으로 동작하므로 스레드 간 동기화 문제를 방지하기 위해 안전한 자료구조 및 작업을 선택하고, 명시적인 동기화가 필요한 경우에는 적절한 방법으로 처리해야 한다.

// 직렬 처리 (Serial Processing)
myList.stream.forEach(element -> {
    // processing logic ~
});

// 병렬 처리 (Parallel Processing) 
myList.parallelStream.forEach(element -> {
    // processing logic ~
});