[JAVA] 23. 메서드 참조, 스트림(Stream)

 

1️⃣ 메서드 참조 

람다식에서 람다식이 하나의 메서드만 호출하는 경우에는 '메서드 참조(method reference)'라는 방법으로 람다식을 간략히 할 수 있다. 

클래스이름::메서드이름 

-> Function 인터페이스에 지정된 지네릭 타입으로 람다식의 일부를 추측할 수 있기 때문에 생략할 수 있다. 

참조변수 f의 타입만 봐도 람다식이 한개의 String을 매개변수로 받는 것을 알 수 있기 때문에 람다식의 매개변수들은 없어도 된다. 

 

-> 생성자를 호출하는 람다식도 메서드 참조로 변환할 수 있다. 

 

-> 매개변수가 있는 생성자라면 매개변수의 개수에 따라 알맞은 함수형 인터페이스를 사용하면 된다. 

 

-> 배열을 생성할 때는 메서드 참조를 사용한 것으로 이거 많이 사용한다고 한다. 

 

 

2️⃣ 스트림 (Stream) 이란? 

: 다양한 데이터 소스를 표준화된 방법으로 다루기 위한 것 

지금까지 우리는 수 많은 데이터를 다루기 위해 컬렉션이나 배열에 데이터를 담고 원하는 결과를 얻기 위해 for문이나 iterator 이용해 코드를 작성했다. 그러나 이러한 방식으로 작성된 코드는 알아보기 어렵고 길며, 재사용성도 떨어진다. 

 

또 다른 문제는 데이터 소스마다 다른 방식으로 다뤄야 한다는 점이다!

Collection이나 iterator와 같은 인터페이스를 이용해 컬렉션을 다루는 방식을 표준화하기는 했지만, 각 컬렉션 클래스는 같은 기능의 메서드들이 중복해서 정의되어 있다. 

ex) Collecions.sort(), Arrays.sort() 

 

이러한 문제점들을 해결하기 위해 만든 것이 스트림이다. 

스트림은 데이터소스를 추상화하고 데이터를 다루는데 자주 사용되는 메서드들을 정의해 놓았다. 

데이터소스를 추상화하였다는 것은 데이터 소스가 무엇이던 간에 같은 방식으로 다룰 수 있게 되었다는 것과 코드의 재사용성이 높아진다는 것을 의미한다. 

스트림을 이용하면 배열이나 컬렉션뿐만 아니라 파일에 저장된 데이터도 모두 같은 방식으로 다룰 수 있다. 

 

- 스트림 연산 

: 스트림이 제공하는 다양한 연산을 이용해서 복잡한 작업들을 간단히 처리할 수 있다. 

스트림이 제공하는 연산은 중간 연산과 최종 연산으로 분류할 수 있는데, 중간 연산은 연산결과를 스트림으로 반환하기 때문에 중간 연산을 연속해서 연결할 수 있다. 

최종 연산은 스트림의 요소를 소모하면서 연산을 수행하므로 단 한번만 연산인 가능하다.

 

 

3️⃣ 스트림 특징 

 

- 스트림은 데이터 소스를 변경하지 않는다. (원본 변경x)

스트림은 데이터 소스로부터 데이터를 읽기만 할 뿐, 데이터 소스를 변경하지 않는다. 

 

- 스트림은 일회용이다. 

스트림은 iterator처럼 일회용이다.  Iterator로 컬렉션의 요소를 모두 읽고 나면 다시 사용할 수 없는 것 처럼, 스트림도 한번 사용하면 닫혀서 다시 사용할 수 없다. 

 

- 스트림은 작업을 내부 반복으로 처리한다.

스트림을 이용한 작업이 간결할 수 있는 비결 중 하나가 바로 내부 반복이다. 

내부 반복이라는 것은 반복문을 메서드 내부에 숨길 수 있는 것을 의미한다. 

-> forEach는 메서드 안으로 for문을 넣은 것이다. 

 

- 지연된 연산

스트림 연산에서 한 가지 중요한 점은 최종 연산이 수행되기 전까지는 중간 연산이 수행되지 않는다는 것이다. 

스트림에 대해 distinct()나 sort() 같은 중간 연산을 호출해도 즉각적인 연산이 수행되는 것이 아니라는 것이다. 

단지 중간 연산을 호출하는 것은 어떤 작업이 수행되어야 하는지 지정해주는 것일 뿐이다. 

최종 연산이 수행되어야 비로소 스트림의 요소들이 중간 연산을 거쳐 최종 연산에서 소모된다. 

 

- Stream<Integer> 와 IntStream

요소의 타입이 T인 스트림은 기본적으로 Stream<T>이지만, 오토박싱 & 언박싱으로 인한 비효율을 줄이기 위해 데이터 소스를 기본형으로 다루는 스트림, IntStream, LongStream, DoubleStream이 제공된다. 

일반적으로 Stream<Integer>대신 IntStream을 사용하는 것이 더 효율적이고, IntStream에는 int 타입의 값으로 작업하는데 유용한 메서드들이 포함되어 있다. 

 

- 병렬 스트림

스트림으로 데이터를 다룰 때의 장점 중 하나가 바로 병럴 처리가 쉽다는 것이다. 

 

 

 

4️⃣ 스트림 만들기 

1. 스트림 만들기
2. 중간연산 (0~ n번)
3. 최종 연산 (0~1번)

 

- 컬렉션

컬렉션의 최고 조상 Collection에 stream()이 정의되어 있다. 

따라서 Collection의 자손인 List와 Set을 구현한 컬렉션 클래스들은 모두 이 메서드를 스트림으로 생성할 수 있다. 

stream()은 해당 컬렉션을 소스로 하는 스트림을 반환한다. 

Stream<T> Collection.stream() -> 컬렉션을 스트림으로 변환 

이때 forEach()는 스트림의 요소를 소모하면서 작업을 수행하기 대문에 같은 스트림에 forEach()를 두 번 호출할 수 없다. 

따라서 스트림의 요소를 한 번 더 호출하려면 스트림을 새로 생성해야한다. 

❗️ forEach()에 의해 스트림의 요소가 소모되는 것이지, 소스의 요소가 소모되는 것은 아니기 때문에 같은 소스로부터 다시 스트림을 생성할 수 있다. 

 

 

- 배열 

배열을 소스로 하는 스트림을 생성하는 메서드는 Stream과 Arrays에 static 메서드로 정의되어 있다. 

 

 

- 특정 범위의 정수 

IntStream과 LongStream은 지정된 범위의 연속된 정수를 스트림으로 생성해서 반환하는 range() 와 rangeClosed()를 가지고 있다.

range()의 경우 경계의 끝인 end가 범위에 포함되지 않고 rangeClosed()의 경우는 end가 범위에 포함된다. 

 

 

- 임의의 수

난수를 생성하는데 사용하는 Random클래스에는 인스턴스 메서드들이 포함되어 있다, 

이 메서드들은 해당 타입의 난수들로 이루어진 스트림을 반환한다. 

이 메서드들이 반환하는 스트림은 크기가 정해지지 않은 무한 스트림이기 때문에 limit()과 같이 사용하여 스트림의 크기를 제한해 주어야 한다. 

❗️ limit()은 스트림의 개수를 지정하는데 사용되며, 무한 스트림을 유한 스트림으로 만들어준다. 

 

- 람다식 iterate(), generate()

Stream클래스의 iterate()와 generate()는 람다식을 매개변수로 받아서, 이 람다식에 의해 계산되는 값들을 요소로 하는 무한 스트림을 생성한다. 

iterate() 는 씨앗값(seed)으로 지정된 값부터 시작해서, 람다식 f에 의해서 계산된 결과를 다시 seed값으로 해서 계산을 반복한다. 

generate()는 iterate() 처럼 람다식에 의해 계산되는 값을 요소로 하는 무한 스트림을 생성해서 반환하지만, iterate()와 같이 이전 결과를 이용해서 다음 요소를 계산하지 않는다. 

generate()에 정의된 매개변수의 타입은 Supplier<T>이므로 매개변수가 없는 람다식만을 허용한다. 

 

- 파일

java.nio.file.Files는 파일을 다루는데 필요한 유용한 메서드들을 제공하는데, list()는 지정된 디렉토리(dir)에 있는 파일의 목록을 소스로 하는 스트림을 생성해서 반환한다. 

lines()는 파일의 한 행(line)을 요소로 하는 스트림을 생성하는 메서드도 있다. 

 

 

- 빈 스트림

요소가 하나도 없는 비어있는 스트림을 생성할 수도 있다. 

스트림에 연산을 수행한 결과가 하나도 없을 때 null보다 빈 스트림을 반환하는 것이 낫다. 

Stream emptyStream = Stream.empty(); 
long count = emptyStream.count();  // count 의 값은 0 

count()는 스트림의 요소의 개수를 반환한다.