2023.05.08 TIL - Stream

 

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☕오늘의 TIL(Today I Learn)

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스트림?

스트림(Stream)은 자바8부터 도입된 문법으로 배열 및 컬렉션의 저장요소를 하나씩 참조해서 람다식으로 처리할수있도록 하는 반복자이다. for문이나 Iterator를 사용하는경우 코드가 길고 복잡 해질수있다. 또한 선언형 프로그래밍(Declarative Programming) 방식으로 데이터를 처리하여 내부의 동작원리를 모르더라도 어떤 코드가 어떤 역할을 하는지 직관적으로 이해가 가능하다.

스트림의 특징 

• 스트림의 처리과정은 생성, 중간연산, 최종연산 3단계의 파이프라인으로 구성가능하다.
• 스트림은 원본데이터의 소스를 변경하지않는다.(read-only)
• 스트림은 1회용이다.(ontime-only)
• 스트림은 내부반복자이다.

외부반복자 : 개발자가 코드로 직접 컬렉션의 요소를 반복해서 가져오는 코드패턴 => for, while

 

내부반복자 : 컬렉션 내부에서 요소들을 반복시키고, 개발자는 요소당 처리할 코드만 제공하는 패턴

->병렬처리 : 한가지 작업을 서브작업으로 나누고, 서브작업들을 분리된 스레드에서 병력적으로 처리하는것

외부 반복자 / 내부반복자

 

 

 

스트림 "생성"

스트림을 사용하여 데이터를 처리하기위해선 가장먼저 스트림을 생성해야한다. 그방법을 정리해보았다.

 

# 배열 스트림 생성

   public class StreamCreator {
   
       public static void main(String[] args) {
           // 문자열 배열 선언 및 할당
           String[] arr = new String[]{"마덕배", "길덕근", "김복춘"};
   
           Stream<String> stream1 = Arrays.stream(arr);	//문자열 스트림 생성1
           Stream<String> stream2 = Arrays.of(arr) //문자열 스트림 생성2
       }
   }

 

# 숫자형 스트림

1. int요소 : IntStream

2. double요소 : DoubleStream

3. long요소 : LongStream

 

# 컬렉션 스트림 생성

컬렉션타입(List, Set 등) 의 최상위 클래스인 Collection에 정의된 Stream()메서드를 사용하여 스트림을 생성할수있다.

public class StreamCreator {

    public static void main(String[] args) {
				// 요소들을 리스트
        List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);	//배열을 리스트로 변경
        Stream<Integer> stream = list.stream();	//Integer형 stream 생성
    }
}

[참고] 콜렉션

 

 

스트림 "중간연산"

중간연산자(Intermediate Operation)를 연산한 결과를 스트림으로 반환하기 때문에 여러개의 연산자를 연결하여 우리가 원하는 데이터처리를 수행할 수 있다. 데이터를 Stream으로 받아 Stream 형식으로 가공해준다고 생각하면 된다.

[참고] 스트림

 

# 필터링

public class FilteringExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        List<String> names = Arrays.asList("박춘배", "길덕근", "호날두");

        names.stream()
                .distinct() //중복제거
                .filter(element -> element.startsWith("길")) // 길씨 성을 가진 요소만 필터링 
                .forEach(element -> System.out.println(element)); //최종연산 forEach
    }
}

filter() : stream에서 조건에 맞는 데이터만을 정제하여 더작은 컬렉션을 뱉어낸다. filter()의 매개값으로 조건(Predicate)를 주고 참이되는 요소만 필터링한다. 조건은 람다식을 사용하여 정의할수있다.

distinct() : 중복을 제거한다.

 

# 매핑

매핑은 스트림내 요소들에서 원하는 필드만 추출하거나 특정 형태로 변환할때 사용한다. filter와 마찬가지로 값을 변환하기 위한 조건을 람다식으로 정의한다.

public class IntermediateOperationExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> names = Arrays.asList("guri", "daejeon", "seoul");
        List<Integer> list = Arrays.asList(1, 3, 6, 9);
        
        names.stream()
                .map(element -> element.toUpperCase()) // 요소들을 하나씩 대문자로 변환
                .forEach(element->System.out.println(element));
                
        list.stream()
                    .map(number -> number * 3)         //요소들에 3을 곱한값을 반환
                    .forEach(System.out::println);
    }
}

map() : 상단 코드 참조..!

flatMap() : 중첩구조를 제거하고 단일컬렉션으로 만들어주는 역할을 한다. 배열에 depth가 존재할때 효율적임

 

# 정렬

public class IntermediateOperationExample {
    public static void main(String[] args) {
				// 동물들의 이름을 모아둔 리스트 
        List<String> animals = Arrays.asList("Tiger", "Lion", "Monkey", "Duck", "Horse", "Cow");
				
        animals.stream().sorted().forEach(System.out::println); // 인자값 없는 sorted() 호출(오름차순)
        
        animals.stream().sorted(Comparator.reverseOrder()).forEach(System.out::println); //역순으로 정렬
    }
}

[참고] - Comparator

 

# 기타

skip() : 스트림의 일부요소를 건너뛴다.

limit() : 스트림의 일부를 자른다.

peak() : 요소들을 수행하며 특정작업을 수행 (forEach의 중간연산자 버전?)

 

 

스트림 "최종연산"

최종연산(Terminal Operation)은 Stream파이프라인에서 최종적으로 사용되고, 해당 스트림이 닫히며 모든 연산이 종료된다. 중간연산은 최종연산자가 수행될때 스트림의 요소들이 중간연산을 거쳐 최종연산에서 소모된다. 이를 지연된 연산(Lazy evaluation) 이라고 부른다. 최종연산의 결과는 Stream으로 반환되지않는다. 그리고 최종연산은 한번만 가능하다.

 

# 기본집계

count() : 스트림 요소의 총개수를 long타입의 값으로 반환한다.

max(), min() : 스트림의 요소중 가장 큰값과 작은 값을 가지는 요소를 참조하는 Optional 객체를 얻는다.

sum(), average() : IntStream, DoubleStream 과 같은 기본 타입 스트림에 존재하며 합과 평균을 구한다. average()는 기본타입으로 래핑된 Optional 객체를 반환한다.

long countEx = stream.count();
int maxEx = stream.max().getAsInt();
int sumEx = stream.sum()
int averageEx = stream.average().getAsInt(); //Optional객체로 반환되면 getAS사용..!

[참조] - OptionalInt

[참조] - Optional

 

# 매칭 match()

Stream 요소들의 특정한 조건을 충족하는지 검사한다. 조건식 람다 Predicate를 매개변수로 넘겨 스트림의 각 데이터 요소가 특정한 조건을 충족하는지 검사하여 결과를 boolean값으로 반환한다.

allMatch() : 모든요소가 조건을 만족하는지 여부를 판단

noneMatch() : 모든요소가 조건을 만족하지 않는지 여부를 판단

anyMatch() : 하나라도 조건을 만족하는 요소가 있는지 여부를 판단

public class TerminalOperationExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        int[] intArray = {2,4,6}; //배열선언
        // allMatch()
        boolean all = Arrays.stream(intArray).allMatch(element-> element % 2 == 0);
        
        // anyMatch()
        boolean any = Arrays.stream(intArray).anyMatch(element-> element % 3 == 0);

        // noneMatch()
        boolean non = Arrays.stream(intArray).noneMatch(element -> element % 3 == 0);
    }
}

# 요소 소모 reduce()

reduce() : 스트림의 요소를 줄여나가면서 연산을 수행하고 최종적인 결과를 반환한다. reduce는 먼저 첫번째와 두번째 요소를 가지고 연산을 수행하고, 그결과를 다음 세번째 요소를 가지고 또다시 연산을 수행하는 식으로 반복한다.

T reduce(T identity, BinaryOperator<T> accumulator)

identity - 특정 연산을 시작할때 설정하는 초기값

accumulator - 각요소를 연산하여 나온 누적된 결과값을 생성하는데 사용하는 조건식

public class TerminalOperationExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        int[] intArray = {1,2,3,4,5};

        // sum()
        long sum = Arrays.stream(intArray).sum();

        // 초기값이 없는 reduce()
        int sum1 = Arrays.stream(intArray)
                .map(element -> element * 2)
	                .reduce((a , b) -> a + b)
                .getAsInt();

        // 초기값이 있는 reduce()
        int sum2= Arrays.stream(intArray)
                .map(element -> element * 2)
                .reduce(5, (a ,b) -> a + b);
    }
}

//초기값 없을때 : 30 , 초기값있을때 : 35

[참조] - reduce()

 

#요소의 출력 forEach()

스트림의 각요소를 소모하여 명시된 동작을 수행한다. 반환타입이 void여서 보통 모든요소를 출력하는 용도로 많이 사용한다.

 public class FilteringExample {
 	public static void main(String[] args) throws Exception {

        List<String> names = Arrays.asList("길덕근", "길덕근", "길덕근", "김두한", "박유천");

        names.stream()
                .distinct() //중복 제거
                .forEach(element -> System.out.println(element)); //forEach사용..
        }
}

[참조] - forEach

 

# 요소의 검색 find()

findFirst() : 해당 메서드는 해당 스트림에서 첫 번째 요소를 참조하는 Optional객체를 반환한다. 비어있는 스트림에서는 비어있는 Optional 객체를 반환한다.

findAny() : 병렬스트림인 경우에는 findAny()메서드를 사용해야 정확하다.

 int result1 = stream1.findFirst().getAsInt(); // 첫 번쨰 요소 반환

 

# 요소 수집 collect()

collect() 메서드는 요소들을 수집하여 데이터를 가공하여 최종처리하는 메서드이다. 스트림의 요소들을 List, Set, Map등 다른 타입의 결과로 수집하고 싶은 경우에 collect() 메서드를 유용하게 사용할수있다 collect()메서드는 Collector 인터페이스 타입의 인자를 받아서 처리할수있으며, 이때 직접 구현하거나 미리 제공된 것들을 사용할 수 있다.

[참조] - collector

스트림을 배열이나 컬렉션으로 변환 : toArray(), toCollection(), toList(), toSet(), toMap()
요소의 통계와 연산 메서드와 같은 동작을 수행 : counting(), maxBy(), minBy(), summingint(), averagingInt()
요소의 소모와 같은 동작을 수행 : reducing(), joining()
요소의 그룹화와 분할 : groupingBy(), partitioningBy()

Stream<String> stream = Stream.of("일", "이", "삼", "사");
List<String> list = stream.collect(Collectors.toList()); //list로 변경

       // 스트림 연산 결과를 Map으로 반환
        Map<String, Integer> maleMap = totalList.stream()
                .filter(s -> s.getGender() == Student.Gender.Male)
                .collect(Collectors.toMap(
                        student -> student.getName(), // Key
                        student -> student.getScore() // Value
                ));

 

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👊혼자서 해결하기

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Stream 연습문제 풀이

 

2023.05.04 - [My Thinking😀] - 2023.05.04 TIL - Stream 연습문제 정리 (1 ~ 13번)