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Stream

Stream 이란?

• Java 8부터 지원하는 기능
• 컬렉션, 배열 등에 대해 저장되어 있는 요소들을 하나씩 참조하여 반복적인 처리를 가능하게 하는 기능
• 불필요한 for문과 그 안에서 동작하는 if문 등의 분기 처리를 하지 않고 깔끔하고 직관적인 코드로 구현할 수 있음

Stream 특징

1. 데이터를 변경하지 않음
   • Stream은 원본데이터로부터 데이터를 읽기만 할 뿐, 원본데이터 자체를 변경하지 않음
2. 일회용이다.
   • Stream은 한 번 사용하면 닫혀서 재사용이 불가능함
   • 필요하다면 정렬된 결과를 컬렉션이나 배열에 담아 반환할 수 있음
3. 작업을 내부 반복으로 처리함
   • 내부 반복은 반복문을 메서드의 내부에 숨길 수 있다는 것을 의미
   • 즉, 반복문이 코드 상에 노출되지 않음

Stream 구조

• Stream의 세 가지 구조
  1. Stream 생성
  2. 중개 연산
  3. 최종 연산
• 데이터 소스 객체 집합.Stream생성().중개연산().최종연산();
• 예시 코드

String[] strArray = {"red", "yellow", "blue", "green", "brown"};
Set<String> colorSet = Arrays.asList(strArray)              // strArray를 List로 변환
			.stream()                           // 1. Stream 생성
			.filter(x -> x.contains("b"))       // 2. 중개 연산 : "b"가 포함된 단어만 
			.collect(Collectors.toSet());       // 3. 최종 연산 : 중개 연산을 통해 가공된 stream을 Set 형태로 모아줌
colorSet.forEach(x -> System.out.println(x));               // 출력: blue brown

Stream 사용 가능 데이터소스

1. 컬렉션
2. 배열
3. 가변 매개변수
4. 지정된 범위의 연속된 정수
5. 특정 타입의 난수들
6. 람다 표현식
7. 파일
8. 빈 스트림

중개 연산

• 대표적인 중개 연산과 그에 따른 메서드
  1. Stream 필터링: filter(), distinct()
  2. Stream 변환: map(), flatMap()
     • map(): 단일 스트림 안의 요소를 원하는 특정 형태로 변환
     • flatMap(): 스트림 안의 모든 원소를 단일 원소 스트림으로 변환
  3. Stream 제한: limit(), skip()
  4. Stream 정렬: sorted()
  5. Stream 연산 결과 확인: peek()

최종 연산

• 최종 연산은 앞서 중개 연산을 통해 만들어진 stream에 있는 요소들에 대해 마지막으로 각 요소를 소모하며 최종 결과를 표시
• 지연(lazy)되었던 모든 중개 연산들이 최종 연산시에 모두 수행됨
• 최종 연산 시에 모든 요소를 소모한 해당 stream은 더 이상 사용할 수 없음
• 대표적인 최종 연산
  1. 요소의 출력: forEach()
  2. 요소의 소모: reduce()
  3. 요소의 검색: findFirst(), findAny()
  4. 요소의 검사: anyMatch(), allMatch(), noneMatch()
  5. 요소의 통계: count(), min(), max()
  6. 요소의 연산: sum(), average()
  7. 요소의 수집: collect()

allMatch() 사용 시 주의할 점

• allMatch()는 컬렉션 내 모든 요소들이 주어진 조건에 만족하는지 여부를 검사하는 메서드이다.
• 하지만 만약 컬렉션이 비어있는 경우라면 어떨까?

@Test
public void allMatchTestWhenEmpty() {
	List<Member> members = new AraryList<>();
	
	boolean result = members.stream()
        .allMatch(member -> member.getAge() > 20);
	
	assertThat(result).isFalse();
}

• members 회원 리스트가 비어있고 20살 이상의 회원이 한 명도 없기 때문에 조건에 맞지 않아 false를 반환할 것으로 보통 예상할 것이다.
• 하지만 allMatch() 메서드는 true를 반환한다.
• 이는 Vacuous Truth 라는 논리학 개념에서 비롯된 것으로, P이면 Q이다. 라는 명제에서 P가 거짓이면 Q는 참이던 거짓이던 상관없이 전체 명제는 참이 된다는 개념이다.

Stream 사용 시 주의사항

1. 스트림 재사용
   • 스트림은 단 한 번만 소비할 수 있다.
   • 스트림을 재사용해야 하는 경우에는 데이터를 컬렉션에 저장하거나 중간 결과를 캐시해야 한다.
2. 스트림 크기 고려
   • 큰 데이터셋에 대해 스트림을 생성할 때는 메모리 사용에 주의해야 한다.
   • 대용량 데이터에 대한 스트림 처리는 OutOfMemoryError를 유발할 수 있다.
3. 병렬 스트림 주의
   • parallelStream() 메서드를 사용하여 병렬 스트림을 생성할 때, 스레드 안전성을 고려해야 한다.
   • 병렬로 실행되는 연산은 동기화 문제를 일으킬 수 있으므로 주의
4. 스트림을 조작하는 중간 연산과 최종 연산 이해
   • 중간 연산은 스트림을 리턴하며, 최종 연산은 결과를 리턴한다.
   • 스트림을 생성한 후 언제 중간 연산과 최종 연산을 적용해야 하는지를 명확하게 이해해야 한다.
5. 스트림 연산 순서 주의
   • 스트림 연산의 순서가 결과에 영향을 미칠 수 있다.
     • Filtering 연산 후 Mapping 연산하기
     • Sorting 연산은 마지막에 수행
     • 중간 연산 중에 필요한 데이터만 포함하도록 최적화
     • 불필요한 중복 연산 피하기
6. 스트림 API 이해
   • 스트림 API의 다양한 연산을 이해하고 활용한다.
7. 예외 처리
   • 스트림 연산 중 발생하는 예외를 적절하게 처리한다.
8. 스트림 vs 반복문 선택
   • 모든 작업에 스트림을 사용하는 것이 항상 좋은 것은 아니다.
   • 간단한 반복 작업은 전통적인 반복문을 사용하는 것이 더 좋을 수도 있다.
9. 스트림 성능 최적화
   • 대용량 데이터에 대한 스트림 처리를 고려할 때, 성능 최적화를 위해 스트림 병렬화 및 적절한 중간 연산을 선택해야 한다.
10. 스트림 데이터 타입 변환
    • 스트림에서 데이터 타입 변환 연산은 성능에 영향을 미칠 수 있다.