[자바] Stream API
Stream API
Stream API
자바8부터 Stream API와 람다식 등을 지원하면서 자바를 이용해 함수형으로 프로그래밍할 수 있게 API를 제공해주고 있다. Stream API는 데이터의 종류에 상관없이 같은 방식으로 데이터를 처리할 수 있어 재사용성을 높일 수 있다.
Stream API는 원본 데이터를 변경하지 않고, 일회용으로 한번 사용하면 재사용이 불가능하다. 또한, 내부 반복으로 작업을 처리하는 특징이 있다.
Stream API를 사용하지 않은 경우에는 다음과 같이 배열과 리스트를 만들고 사용했다.
String[] arr = {"Dog", "Cat", "Penguin", "Lion"};
List<String> list = Arrays.asList(arr);
// 정렬: 원본 데이터가 정렬됨
Arrays.sort(arr);
Collections.sort(list);
// 출력
for(String str : arr) {
System.out.println(str);
}
for(String str : list) {
System.out.println(str);
}
Stream API를 사용하면 코드를 간략하게 작성할 수 있고, 원본 데이터의 변경없이 정렬이 가능하다.
String[] arr = {"Dog", "Cat", "Penguin", "Lion"};
List<String> list = Arrays.asList(arr);
// 정렬: 별도의 Stream을 생성하여 정렬함
Stream<String> arrStream = Arrays.stream(arr);
Stream<String> listStream = Arrays.stream(list);
// 출력
arrStream.sorted().forEach(System.out::println);
listStream.sorted().forEach(System.out::println);
Stream API 연산 과정
Stream API는 3가지 단계로 구성된다. Stream을 만드는 생성과정과 중간 연산, 최종 연산으로 이루어진다.
- 생성 Stream 객체를 생성해준다. 배열, 컬렉션 등 거의 모든 것을 스트림으로 생성할 수 있다. 다만 Stream은 재사용이 불가능하다. 연산이 끝나면 Stream이 닫리기 때문에, 다시 Stream을 생성해야한다.
중간 연산 원본 데이터를 별도의 데이터로 가져와 가공한다. 연산 결과를 Stream으로 반환하여 추가적인 중간연산을 진행할 수도 있다.
- 최종 연산 중간연산으로 부터 받은 가공된 Stream을 원하는 결과로 만들기 위한 최종 연산이다. Stream을 소모하여 1번만 처리 가능하다.
생성
Stream API를 사용하기 위해서 Stream을 먼저 생성해야 한다. 타입에 따라 Stream을 생성하는 방법이 다르다.
Collection의 Stream 생성
Collection 인터페이스에는 stream()이 정의되어있다. 따라서 이 메서드를 이용해 Stream을 생성할 수 있다.
List<String> list = Arrays.asList("Dog", "Cat", "Penguin", "Lion"); Stream<String> stream = list.stream();배열의 Stream 생성
배열을 Stream으로 생성하려면 Stream의 of 메서드나 Arrays의 stream 메서드를 사용한다.
Stream<String> stream = Stream.of("Dog", "Cat", "Penguin", "Lion"); Stream<String> stream = Stream.of(new String[] {"Dog", "Cat", "Penguin", "Lion"}); Stream<String> stream = Arrays.stream(new String[] {"Dog", "Cat", "Penguin", "Lion"}); // 범위지정: 1~2요소 선택 Stream<String> stream = Arrays.stream(new String[] {"Dog", "Cat", "Penguin", "Lion"}, 1, 3);원시 Stream 생성
int, long, double과 같은 원시 타입의 자료형들을 위한 특수한 Stream들이 있다.(IntStream, LongStream, DoubleStream) IntStream의 경우 range()를 이용하여 기존의 for문을 대체할 수 있다.
IntStream stream = IntStream.range(4, 10);
중간 연산
중간 연산을 거쳐 생성한 Stream들이 가공된다. 중간 연산은 Stream으로 반환되며 여러 개를 적용할 수도 있다.
필터링 - Filter
Filter는 Stream 요소들을 조건에 맞게 걸러내어 더 작은 컬렉션을 만드는 작업이다. 인자로 함수형 인터페이스 Predicate를 받고 있기 때문에 boolean을 반환하는 람다식으로 filter 함수를 작성할 수 있다.
Stream<String> stream = list.stream().filter(name -> name.contains("a"));데이터 변환 - Map
Map은 Stream의 요소들을 하나씩 변환하여 새로운 Stream을 형성한다. 저장된 값을 특정한 형태로 바꾸는데 사용된다. 예를 들어, String을 요소로 갖는 Stream을 대문자로 변환할 수 있다.
Stream<Stream> stream = names.stream().map(s -> s.toUpperCase()); Stream<Stream> stream = names.stream().map(String::toUpperCase);또한, 요소에 들어있는 이름, 수량같은 정보들을 모아 Stream으로 만들 수도 있다.
Stream<Integer> amountStream = list.stream().map(Product::getAmount); Stream<Integer> nameStream = list.stream().map(Product::getName);정렬 - Sorted
Stream의 요소들을 정렬하기 위해 sorted를 사용한다. 인자로 Comparator를 넘길 수도 있고, 인자없이 호출한 경우 오름차순으로 정렬된다.
// 오름차순 정렬 Stream<String> stream = list.stream().sorted(); // 내림차순 정렬 Stream<String> stream = list.stream().sorted(Comparator.reverseOrder());중복 제거 - Distinct
Stream의 요소들 간 중복을 제거하기 위해 distinct를 사용한다. Object의 equals() 메서드를 이용하여 비교한다. 기본 타입의 경우 값(value)으로 비교한다.
List<String> list = Arrays.asList("Dog", "Lion", "Cat", "Lion", "Penguin", "Lion"); Stream<String> stream = list.stream().distinct(); // [Dog, Lion, Cat, Penguin]생성한 클래스를 Stream으로 사용하기 위해서는 equals, hashCode를 오버라이드해야 ditinct()를 제대로 사용할 수 있다. 오버라이드하지 않을 경우 중복된 데이터로 체크되지 않는다.
특정 연산 수행 - Peek
Stream에 영향을 주지 않고 특정 연산을 수행하기 위한 함수 peek이다. 원본 Stream에서 요소를 소모하지 않기 때문에 중간 연산 사이의 결과를 확인할 때 유용하다. 다만, 중간 연산이기 때문에 최종 연산이 수행되지 않으면 처리되지 peek도 처리되지 않는다.
int sum = IntStream.of(1, 3, 5, 6, 9) .peek(System.out::println) .sum();
최종 연산
중간연산이 반환한 Stream을 받아 최종적으로 결과를 만든다
최댓값/최솟값/총합/평균/개수 - Max/Min/Sum/Average/Count
최댓값, 최솟값을 구하기위해 max와 min을, 총합, 평균, 개수를 구하기 위해 sum, average, count를 이용한다. min, max, average는 Stream이 비어있는 경우 값을 특정할 수 없기 때문에 Optional로 값이 반환된다.
OptionalInt min = IntStream.of(1, 3, 4, 5, 6).min(); int max = IntStream.of().max().orElse(0); IntStream.of(1, 2, 5, 6, 7).average().ifPresent(System.out::println);sum, count의 경우 Stream이 비어있는 경우에도 0으로 값을 특정할 수 있다. 따라서, sum, count메서드는 Optional이 아닌 원시값을 반환한다.
int count = IntStream.of(1, 3, 5, 6, 10).count(); long sum = LongStream.of(4, 5, 6, 8, 12, 32).sum();데이터 수집 - collect
Stream의 요소들을 List, Set, Map 등 다른 종류의 결과로 변환하기 위해 collect를 이용한다. Stream의 요소들을 어떻게 처리할 것인지를 정의한 Collector 타입을 인자로 받아 처리한다.
Collectors.toList() Stream의 결과를 List로 반환한다.
List<String> nameList = list.stream() .map(Food::getName) // name 얻기 .collect(Collectors.toList()); // list로 수집Collectors.joining()
Stream의 결과를 1개의 String으로 이어붙이기 위한 메서드이다. delimiter(중간에 들어가 요소를 구분), prefix(맨 앞에 붙는 글자), suffix(맨 뒤에 붙는 글자)의 3개 인자를 받을 수 있다.
String joining = list.stream() .map(Food::getName).collect(Collectors.joining()); // burgerchipscokesoda String joining = list.stream() .map(Food::getName).collect(Collectors.joining(" ")); // burger chips coke soda String joining = list.stream() .map(Food::getName).collect(Collectors.joining(", ", "<", ">")); // <burger, chips, coke, soda>Collectors.averagingInt(), Collectors.summingInt(), Collectors.summarizingInt()
Stream 결과의 평균, 총합을 구하기 위해 Collectors.averagingIng(), Collectors.summingInt()를 사용한다.
Double averageAmount = productList.stream() .collect(Collectors.averagingInt(Product::getAmount)); Integer summingAmount = productList.stream() .collect(Collectors.summingInt(Product::getAmount));Collectors.summarizingInt()를 사용하면 개수, 합계, 평균, 최대, 최소를 한 번에 얻을 수 있다. get 메서드를 이용해 원하는 값을 꺼낼 수 있다.(getCount(), getSum(), getAverage(), getMin(), getMax())
IntSummaryStatistics statistics = productList.stream() .collect(Collectors.summarizingInt(Product::getAmount)); //IntSummaryStatistics {count=5, sum=86, min=13, average=17.200000, max=23}Collectors.groupingBy()
Stream의 요소들을 특정 조건으로 그룹화할 수 있다. 결과는 Map으로 반환받게 된다. groupingBy는 매개변수로 함수형 인터페이스 Function을 필요로 한다.
Map<Integer, List<Food>> calMap = list.stream() .collect(Collectors.groupingBy(Food::getCal)); // { 230=[name: chips, cal: 230], // 520=[name: burger, cal: 520], // 143=[name: coke, cal: 143, name: soda, cal: 143]}Collectors.partitioningBy()
Stream의 요소들을 특정 조건의 참 거짓에 따라 2개의 그룹으로 나눌 수 있다. partitioningBy는 함수형 인터페이스 Predicate를 받아 boolean값을 통해 그룹을 나눈다.
Map<Boolean, List<Food>> partitionMap = list.stream() .collect(Collectors.partitioningBy(o -> o.getCal() > 200)); // { false=[name: coke, cal: 143, name: soda, cal: 143], // true=[name: burger, cal: 520, name: chips, cal: 230]}
조건 검사 - Match
Stream의 요소들이 특정 조건을 충족하는지 검사할 때 사용한다. match는 함수형 인터페이스 Predicate을 받아 검사하고, 결과를 boolean으로 반환한다. match함수에는 anyMatch, allMatch, noneMatch의 3가지가 있다.
List<String> names = Arrays.asList("Dog", "Cat", "Penguin", "Lion"); boolean anyMatch = names.stream() .anyMatch(name -> name.contains("a")); boolean allMatch = names.stream() .allMatch(name -> name.length() > 3); boolean noneMatch = names.stream() .noneMatch(name -> name.endsWith("n"));특정 연산 수행 - forEach
Stream의 요소들을 대상으로 특정 연산을 수행하고 싶을 때 사용한다. 중간 연산에서의 peek()과 비슷하다. peek()은 중간 연산으로 실제 요소들에 영향을 주지 않은 채 작업하고, forEach()는 최종연산으로 실제 요소들에 영향을 줄 수 있고, 반환값이 존재하지 않는다.
names.stream() .forEach(System.out::println);
