Stream API

Stream API 란?

java 8에 도입된 기능으로, Collection(예: list, set, map 등)을 처리하는데 사용된다.

데이터의 연속적인 흐름으로, 람다 표현식과 함께 사용하여 매우 간결하고 효율적으로 데이터를 처리할 수 있다.

 

주요 특징은 다음과 같다.

• 선언적
  스트림 API는 데이터를 어떻게 처리할지에 대한 '방법'보다는 '무엇을 할 것인지'에 초점을 맞춘다.
• 함수형 프로그래밍
  람다 표현식을 사용하여 더 간결하고 읽기 쉬운 코드를 작성할 수 있다.
• 지연 연산
  스트림의 중간 연산은 지연(lazy) 연산으로, 최종 연산이 호출될 때까지 실제로 수행되지 않는다.
  최종연산이 호출될 때, 스트림 파이프라인 전체가 실행되며 데이터 처리가 수행된다.
• 병렬 처리
  스트림은 쉽게 병렬 처리를 할 수 있는 메서드를 제공한다.
  ㄴparallelStream()을 사용하여 병렬 스트림을 생성할 수 있다.
• 내부 반복
  코드의 일관성과 관결성을 유지할 수 있다.
  내부 반복은 최적화가 라이브러리 수준에서 이루어지며, 대규모 데이터셋이나 병렬 처리에 대해 더 나은 성능을 제공할 수 있다.

 

 

 

 

언제 Stream API를 쓰는가?

• 대량의 데이터에 대해 반복적인 작업을 수행할 때.
• 데이터 변환 및 필터링이 필요할 때.
• 데이터 집계나 통계가 필요할 때.
• 데이터의 특정 조건을 검사할 때.

전통적인 loop문(for, while) VS Stream API

비교 항목	Stream API	for 문
가독성	선언적 스타일로 코드가 간결하고 명확함	익숙하고 직관적이나, 복잡한 로직에서는 코드가 장황해질 수 있음
함수형 프로그래밍	함수형 프로그래밍 스타일을 지원, 람다식과 메서드 참조 사용 가능	함수형 프로그래밍 스타일 지원 부족
병렬 처리	병렬 처리 쉽게 구현 (parallelStream() 사용)	병렬 처리 구현이 복잡함
지연 연산	지연 연산으로 최적화 가능	즉시 연산
디버깅 용이성	디버깅이 상대적으로 어려울 수 있음	각 단계에서 변수 추적이 쉬움
상태 유지	상태 유지가 어렵고 비효율적일 수 있음	반복문 내부에서 상태 유지 및 수정이 용이함
제어 구조	제한적 (forEach 내부에서 break, continue 사용 불가)	다양한 제어 구조 (break, continue, return 등) 사용 가능

 

• 스트림 API는 가독성, 병렬 처리, 함수형 프로그래밍 스타일, 지연 연산 등의 이점으로 인해 데이터 처리 작업에 매우 유용하다.
• 특히 복잡한 데이터 변환 및 필터링 작업에 적합하다
• for 문은 단순한 반복 작업, 상태 유지가 필요한 작업, 디버깅이 중요한 경우, 다양한 제어 구조를 사용해야 하는 경우에 더 적합하다.

 

 

 

 

Stream API 기본 사용

Stream 생성

예시)

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

public class CollectionStreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        // Collection에서 스트림 생성
        List<String> list = Arrays.asList("apple", "banana", "cherry");
        
        Stream<String> stream = list.stream();
        stream.forEach(System.out::println);
        
        
        
        // Array에서 stream 생성
        String[] array = {"apple", "banana", "cherry"};
        
        Stream<String> stream1 = Arrays.stream(array); // Arrays.stream() 사용
        stream1.forEach(System.out::println);

        Stream<String> stream2 = Stream.of(array); // Stream.of() 사용
        stream2.forEach(System.out::println);
        
        
        // Range에서 stream 생성
        IntStream rangeStream = IntStream.range(1, 10);
        rangeStream.forEach(System.out::println);
    
    }
}

 

Collection에서는 '컬렉션변수.stream()' 을 통해 스트림 생성이 가능하다.

Array에서는 'Arrays.stream(배열)' 또는 'Stream.of(배열)' 을 통해 생성 가능하다.

 

 

 

중간 연산

중간 연산은 스트림을 변환하거나 필터링하는 것이며, 또 다른 스트림을 반환한다.

중간 연산은 지연(lazy) 연산으로 최종 연산이 호출되기 전까지 실제로 수행되지 않는다.

다음은 자주 사용되는 중간 연산들이다.

 

filter()

조건에 맞는 요소만을 포함하는 새로운 스트림을 반환한다.

List<Integer> evenNumbers = numbers.stream()
    .filter(n -> n % 2 == 0)
    .collect(Collectors.toList());

 

map()

각 요소를 주어진 함수에 따라 변환하여 새로운 스트림 반환한다.

List<String> upperCaseWords = words.stream()
    .map(String::toUpperCase)
    .collect(Collectors.toList());

 

distinct()

중복된 요소를 제거한 새로운 스트림을 반환한다.

List<Integer> distinctNumbers = numbers.stream()
    .distinct()
    .collect(Collectors.toList());

 

sorted()

스트림의 요소를 정렬하여 새로운 스트림을 반환한다.

comparator를 사용하여 커스텀 정렬도 가능하다

List<String> sortedWords = words.stream()
    .sorted()
    .collect(Collectors.toList());


// 커스텀 정렬
List<String> sortedWordsByLength = words.stream()
    .sorted(Comparator.comparingInt(String::length))
    .collect(Collectors.toList());

 

limit()

스트림의 요소를 지정한 개수만큼만 포함하는 새로운 스트림을 반환한다.

List<Integer> limitedNumbers = numbers.stream()
    .limit(5)
    .collect(Collectors.toList());

 

skip()

처음 n개의 요소를 건너뛴 스트림을 반환한다.

List<Integer> skippedNumbers = numbers.stream()
    .skip(3)
    .collect(Collectors.toList());

 

 

 

 

최종 연산

스트림 요소를 소모하여 결과를 생성하는 연산을 말한다.

최종 연산이 호출된 후 스트림 요소들이 처리되고, 스트림은 더 이상 사용할 수 없다.

아래는 자주 사용되는 최종 연산들이다.

 

collect()

스트림 요소를 수집하여 컬렉션을 다른 형태로 변경한다.

List<String> collectedList = words.stream()
    .collect(Collectors.toList());

 

 

forEach()

스트림 각 요소에 대해 주어직 작업을 수행한다. 결과를 반환하지는 않는다.

words.stream()
    .forEach(System.out::println);

 

reduce()

스트림 요소들을 결합하여 하나의 값으로 만든다.

int sum = numbers.stream()
    .reduce(0, Integer::sum);

 

min(), max()

스트림의 최소값 또는 최대값을 반환한다. 요소가 없으면 빈 Optional을 반환한다.

Optional<Integer> minNumber = numbers.stream()
    .min(Integer::compareTo);

Optional<Integer> maxNumber = numbers.stream()
    .max(Integer::compareTo);