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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:

스트림 생성

Java 8에서 Collection 인터페이스는 스트림 생성을 위한 두 메서드를 가집니다.

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

java

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