Java 8 스트림: 데이터 처리를 위한 선언적 접근
스트림은 Java 8에 도입된 새로운 추상 계층입니다. 스트림을 사용하면 SQL 문과 유사하게 선언적 방식으로 데이터를 처리할 수 있습니다. 예를 들어 다음 SQL 문을 고려해 보세요.
SELECT max(salary), employee_id, employee_name FROM Employee
위 SQL 표현식은 개발자 측에서 어떤 계산도 하지 않고 최대 급여 직원의 세부 정보를 자동으로 반환합니다. Java의 컬렉션 프레임워크를 사용하면 개발자는 루프를 사용하고 반복적인 검사를 해야 합니다. 또 다른 관심사는 효율성입니다. 멀티코어 프로세서를 쉽게 구할 수 있지만, Java 개발자는 병렬 코드 처리를 작성해야 하는데 이는 꽤 오류가 발생하기 쉽습니다.
이러한 문제를 해결하기 위해 Java 8은 개발자가 데이터를 선언적으로 처리하고 이를 위해 특별한 코드를 작성하지 않고도 멀티코어 아키텍처를 활용할 수 있게 하는 스트림 개념을 도입했습니다.
스트림이란?
스트림은 소스에서 온 객체 시퀀스를 나타내며 집계 연산을 지원합니다. 스트림의 특징:
- 요소 시퀀스 - 스트림은 특정 타입의 요소 집합을 순차적으로 제공. 스트림은 요소들을 주문형으로 가져오거나 계산. 요소를 저장하지 않음
- 소스 - 스트림은 컬렉션, 배열, I/O 리소스를 입력 소스로 사용
- 집계 연산 - 스트림은 filter, map, limit, reduce, find, match 등 집계 연산 지원
- 파이프라이닝 - 대부분의 스트림 연산은 스트림 자체를 반환해 결과를 파이프라인화 가능. 중간 연산이라 부르며 입력받아 처리하고 타겟으로 출력 전달.
collect() 메서드는 파이프라이닝 연산의 끝에 normalmente 있는 종단 연산
- 자동 반복 - 스트림 연산은 제공된 소스 요소들에 대해 내부적으로 반복 수행. 컬렉션에서 명시적 반복이 필요한 것과 대조
스트림 생성
Java 8에서 Collection 인터페이스는 스트림 생성을 위한 두 메서드를 가집니다.
stream() - 컬렉션을 소스로 하는 순차 스트림 반환
parallelStream() - 컬렉션을 소스로 하는 병렬 스트림 반환
List<String> strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");
List<String> filtered = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.toList());
forEach
스트림은 스트림의 각 요소를 반복하는 새로운 메서드 forEach를 제공합니다. 다음 코드 세그먼트는 forEach로 10개의 난수 출력:
Random random = new Random();
random.ints().limit(10).forEach(System.out::println);
map
map 메서드는 각 요소를 해당 결과에 매핑하는 데 사용됩니다. 다음 코드 세그먼트는 map으로 숫자의 고유한 제곱 출력:
List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5);
List<Integer> squaresList = numbers.stream().map(i -> i*i).distinct().collect(Collectors.toList());
filter
filter 메서드는 기준에 따라 요소를 제거하는 데 사용됩니다. 다음 코드 세그먼트는 filter로 빈 문자열 개수 출력:
List<String> strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");
int count = strings.stream().filter(string -> string.isEmpty()).count();
limit
limit 메서드는 스트림 크기를 줄이는 데 사용됩니다. 다음 코드 세그먼트는 limit으로 10개 난수 출력:
Random random = new Random();
random.ints().limit(10).forEach(System.out::println);
sorted
sorted 메서드는 스트림을 정렬하는 데 사용됩니다. 다음 코드 세그먼트는 정렬된 10개 난수 출력:
Random random = new Random();
random.ints().limit(10).sorted().forEach(System.out::println);
병렬 처리
parallelStream은 병렬 처리를 위한 stream의 대안입니다. 다음 코드 세그먼트는 parallelStream으로 빈 문자열 개수 출력:
List<String> strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");
long count = strings.parallelStream().filter(string -> string.isEmpty()).count();
순차 및 병렬 스트림 간 전환이 매우 쉽습니다.
Collectors
Collectors는 스트림 요소 처리의 결과를 결합하는 데 사용됩니다. 리스트나 문자열을 반환하는 데 사용할 수 있습니다.
List<String> strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");
List<String> filtered = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.toList());
System.out.println("Filtered List: " + filtered);
String mergedString = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.joining(", "));
System.out.println("Merged String: " + mergedString);
통계
Java 8에서는 스트림 처리 시 모든 통계를 계산하는 통계 수집기가 도입되었습니다.
List numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5);
IntSummaryStatistics stats = numbers.stream().mapToInt((x) -> x).summaryStatistics();
System.out.println("리스트 최고 숫자: " + stats.getMax());
System.out.println("리스트 최저 숫자: " + stats.getMin());
System.out.println("모든 숫자 합: " + stats.getSum());
System.out.println("모든 숫자 평균: " + stats.getAverage());
스트림 종합 예제
원하는 에디터로 다음 Java 프로그램 생성 (예: C:\JAVA).
Java8Tester.java
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.IntSummaryStatistics;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.Map;
public class Java8Tester {
public static void main(String args[]) {
System.out.println("Java 7 사용: ");
List<String> strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");
System.out.println("List: " + strings);
long count = getCountEmptyStringUsingJava7(strings);
System.out.println("빈 문자열: " + count);
count = getCountLength3UsingJava7(strings);
System.out.println("길이 3 문자열: " + count);
List<String> filtered = deleteEmptyStringsUsingJava7(strings);
System.out.println("필터링 리스트: " + filtered);
String mergedString = getMergedStringUsingJava7(strings, ", ");
System.out.println("병합 문자열: " + mergedString);
List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5);
List<Integer> squaresList = getSquares(numbers);
System.out.println("제곱 리스트: " + squaresList);
List<Integer> integers = Arrays.asList(1,2,13,4,15,6,17,8,19);
System.out.println("List: " + integers);
System.out.println("최고 숫자: " + getMax(integers));
System.out.println("최저 숫자: " + getMin(integers));
System.out.println("모든 숫자 합: " + getSum(integers));
System.out.println("모든 숫자 평균: " + getAverage(integers));
System.out.println("난수: ");
Random random = new Random();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println(random.nextInt());
}
System.out.println("Java 8 사용: ");
System.out.println("List: " + strings);
count = strings.stream().filter(string -> string.isEmpty()).count();
System.out.println("빈 문자열: " + count);
count = strings.stream().filter(string -> string.length() == 3).count();
System.out.println("길이 3 문자열: " + count);
filtered = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.toList());
System.out.println("필터링 리스트: " + filtered);
mergedString = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.joining(", "));
System.out.println("병합 문자열: " + mergedString);
squaresList = numbers.stream().map(i -> i*i).distinct().collect(Collectors.toList());
System.out.println("제곱 리스트: " + squaresList);
System.out.println("List: " + integers);
IntSummaryStatistics stats = integers.stream().mapToInt((x) -> x).summaryStatistics();
System.out.println("최고 숫자: " + stats.getMax());
System.out.println("최저 숫자: " + stats.getMin());
System.out.println("모든 숫자 합: " + stats.getSum());
System.out.println("모든 숫자 평균: " + stats.getAverage());
System.out.println("난수: ");
random.ints().limit(10).sorted().forEach(System.out::println);
count = strings.parallelStream().filter(string -> string.isEmpty()).count();
System.out.println("빈 문자열(병렬): " + count);
}
// Java 7 구현 메서드들...
private static int getCountEmptyStringUsingJava7(List<String> strings) {
int count = 0;
for (String string : strings) if (string.isEmpty()) count++;
return count;
}
private static int getCountLength3UsingJava7(List<String> strings) {
int count = 0;
for (String string : strings) if (string.length() == 3) count++;
return count;
}
private static List<String> deleteEmptyStringsUsingJava7(List<String> strings) {
List<String> filteredList = new ArrayList<>();
for (String string : strings) if (!string.isEmpty()) filteredList.add(string);
return filteredList;
}
private static String getMergedStringUsingJava7(List<String> strings, String separator) {
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (String string : strings) if (!string.isEmpty()) { sb.append(string).append(separator); }
String merged = sb.toString();
return merged.substring(0, merged.length() - 2);
}
private static List<Integer> getSquares(List<Integer> numbers) {
List<Integer> squaresList = new ArrayList<>();
for (Integer number : numbers) {
Integer square = number * number;
if (!squaresList.contains(square)) squaresList.add(square);
}
return squaresList;
}
private static int getMax(List<Integer> numbers) {
int max = numbers.get(0);
for (int i = 1; i < numbers.size(); i++) if (numbers.get(i) > max) max = numbers.get(i);
return max;
}
private static int getMin(List<Integer> numbers) {
int min = numbers.get(0);
for (int i = 1; i < numbers.size(); i++) if (numbers.get(i) < min) min = numbers.get(i);
return min;
}
private static int getSum(List<Integer> numbers) {
int sum = numbers.get(0);
for (int i = 1; i < numbers.size(); i++) sum += numbers.get(i);
return sum;
}
private static int getAverage(List<Integer> numbers) { return getSum(numbers) / numbers.size(); }
}
실행 결과
Using Java 7:
List: [abc, , bc, efg, abcd, , jkl]
Empty Strings: 2
Strings of length 3: 3
Filtered List: [abc, bc, efg, abcd, jkl]
Merged String: abc, bc, efg, abcd, jkl
Squares List: [9, 4, 49, 25]
List: [1, 2, 13, 4, 15, 6, 17, 8, 19]
Highest number in List : 19
Lowest number in List : 1
Sum of all numbers : 85
Average of all numbers : 9
Random Numbers: ...
Using Java 8:
List: [abc, , bc, efg, abcd, , jkl]
Empty Strings: 2
Strings of length 3: 3
Filtered List: [abc, bc, efg, abcd, jkl]
Merged String: abc, bc, efg, abcd, jkl
Squares List: [9, 4, 49, 25]
List: [1, 2, 13, 4, 15, 6, 17, 8, 19]
Highest number in List : 19
Lowest number in List : 1
Sum of all numbers : 85
Average of all numbers : 9.444444444444445
Random Numbers: -1009474951 ... 1798939493
Empty Strings: 2