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스트림 활용 에제 Model

- Transaction

5. 스트림 활용

데이터를 어떻게 처리할지는 스트림 API가 관리.

편리하게 데이터 관련 작업 가능.

스트림 API 내부적으로 다양한 최적화가 이루어질 수 있음.

스트림 API는 내부 반복 뿐 아니라 코드를 병렬로 실행할지 여부도 결정 가능.

스트림 API가 지원하는 연산을 이용하여 필터링, 슬라이싱, 매핑, 검색, 매칭, 리듀싱 등 다양한 데이터 처리 질의 표현 가능.

1. 필터링과 슬라이싱

1.1 프레디케이트로 필터링

- filter 메서드는 프레디케이드(boolean을 반환하는 함수)를 인수로 받아 프레디케이트와 일치하는 모든 요소를 포함하는 스트림 반환.

1.2 고유 요소 필터링

- 고유 요소로 이루어진 스트림을 반환하는 distinct 메서드 지원.

> 고유 여부는 스트림에서 만든 객체의 hashCode, equals로 결정됨.

1.3 스트림 축소

- 주어진 사이즈 이하의 크기를 갖는 새로운 스트림을 반환하는 limit 메서드 지원.

- 스트림이 정렬되어 있으면 최대 n개의 요소 반환 가능.

1.4 요소 건너뛰기

- 처음 n개의 요소를 제외한 스트림을 반환하는 skip 메서드 지원.

- limit과 skip은 상호 보완적 연산을 수행.

2. 매핑

- 특정 객체에서 특정 데이터를 선택하는 작업.

- 스트림 API의 map과 flatMap 메서드는 특정 데이터를 선택하는 기능 제공.

2.1 스트림의 각 요소에 함수 적용

- 스트림은 함수를 인수로 받는 map 메서드 지원.

- 인수로 제공된 함수는 각 요소에 적용. 함수를 적용한 결과가 새로운 요소로 매핑.

> 이 과정은 기존의 값을 "고친다 modify"라는 개념 보다 "새로운 버전 생성"이라는 개념에 가까움.

> "변환 transforming"에 가까운 "매핑 mapping"이라는 단어 사용.

2.2 스트림 평면화

- 스트림의 각 값을 다른 스트림으로 만든 다음 모든 스트림을 하나의 스트림으로 연결하는 메서드를 flatMap 메서드라 함.

- flatMap은 객 배열을 스트림이 아니라 스트림의 콘텐츠로 매핑함.

> 즉, map과 달리 faltMap은 하나의 평면화된 스트림을 반환.

3. 검색과 매칭

- 특정 속성이 데이터 집합에 있는지 여부를 검색

- allMatch, anyMatch, noneMatch, findFirst, findAny등 다양한 유틸리티 메서드 제공.

3.1 프레디케이트가 적어도 한 요소와 일치하는지 확인

- 프레디케이트가 주어진 스트림에 적어도 한 요소와 일치하는지 확인할 때 anyMatch 메서드 이용.

- anyMatch는 boolean 반환하는 최종 연산.

3.2 프레디케이트가 모든 요소와 일치하는지 확인

- 프레디케이트가 주어진 스트림의 모든 요소와 일치하는지 확인 할 때 allMatch 메서드 이용.

- 프레디케이드가 주어진 스트림의 일치하는 요소가 없는 확인 할 때 noneMatch 메서드 이용. (allMatch 와 반대 연산)

- anyMatch, allMatch, noneMatch 세 가지 메서드는 스트림 쇼트서킷 기법, 즉 자바의 &&, ||와 같은 연산.

쇼트서킷이란?

- 여러 and 연산으로 연결된 커다란 boolean 표현식을 평가한다고 가정할 때, 표현식에서 하나라도 거짓이라는 결과가 나오면 나머지 표현식의 결과와 상관없이 전체 결과도 거짓이 됨.

> 이러한 상황을 쇼트서킷이라 부름.

3.3 요소 검색

- 현재 스트림에서 임의 요소 반환하는 매서드는 findAny.

- findAny 메서드를 다른 스트렘 연산과 연결해서 사용 가능.

Optional이란?

- 값의 존재나 부재 여부를 표현하는 컨테이너 클래스.

- fnidAny는 아무 요소도 반환하지 않을 수 있음.

- null은 쉽게 에러를 발생 시킬 수 있으므로 자바 8 라이브러리 설계자는 Optional<T> 기능 구현.

1) isPresent() - Optional이 값을 포함하는 true 반환. 포함하지 않으면 false 반환.

2) ifPresnet(Consumer<T> block) - 값이 있으면 주어진 블록 실행. T 형식의 인수를 받으며 void를 반환하는 람다 전달 가능.

3) T get() - 값이 존재하면 값 반환. 값이 없으면 NoSuchElementException 발생.

4) T orElse(T Other) - 값이 있으면 값 반환. 값이 없으면 기본값 반환.

3.4 첫번째 요소 찾기

- 리스트 또는 정렬된 연속 데이터로부터 생성된 스트림처럼 일부 스트림에는 논리적 아이템 순서가 정해져있을 수 있음.

- 이런 스트림의 첫 번재 요소를 찾는 findFirst 메서드 제공.

4. 리듀싱

- 모든 스트림 요소를 처리해 값으로 도출하는 질의를 리듀싱 연산이라 함.

- 함수형 프로그래밍 언어 용어로는 이 과정이 마치 종이를 작은 조각이 될 때까지 반복해서 접는 것과 비슷하다는 의미로 폴드(fold)라 부름.

표 5-1 작성.

5. 실전 예제

- 추가 포스팅에서 예제 제공.

6. 숫자형 스트림

- 숫자 스트림을 효율적으로 처리할 수 있도록 스트림 API는 기본형 특화 스트림 제공.

6.1 기본형 특화 스트림

- 박싱 비용을 피할 수 있도록 'int', 'double', 'long' 요소에 특화된 스트림 제공

> IntStream, DoubleStream, LongStream

- 각각의 인터페이스는 숫자 스트림의 합계를 계산할 수 있는 sum, 최댓값 요소를 검색하는 max등 자주 사용하는 숫자 관련 리듀싱 연산 수행 메서드 제공.

- 필요할 때 다시 객체 스트림으로 복원하는 기능도 제공.

- 특화 스트림은 오직 박싱과정에서 일어나는 효율성과 관련 있으며 스트림에 추가 기능을 제공하지 않음.

- boxed()를 통해 특화 스트림을 일반 스트림으로 변환 가능.

- Optional -> OptionalInt, OptionalDouble, OpionalLong 특화 스트림 버전 제공.

6.2 숫자 범위

- IntStream, LongStream에 range와 rangeClosed 두 가지 정적 메서드 제공.

7. 스트림 만들기

- stream 메서드로 컬렉션에서 스트림 획득 가능.

7.1 값으로 스트림 만들기

- 임의의 수를 인수로 받는 정적 메서드 Stream.of를 이용해 스트림 생성 가능.

7.2 배열로 스트림 만들기

- 배열을 인수로 받는 정적 메서드 Arrays.stream을 이용해 스트림 생성 가능.

7.3 파일로 스트림 만들기

- java.nio.file.Files의 많은 정적 메서드가 스트림을 반환.

7.4 함수로 무한 스트림 만들기

- 함수에서 스트림을 만들 수 있는 두 개의 정적 메서드 Stream.iterate와 Stream.generate 제공.

- iterate와 generate에서 만든 스트림은 요청할 때 마다 주어진 함수를 이용해 값을 생성.

> 따라서 무제한으로 값 계산 가능.

- iterate

> 초깃값과 람다를 신수로 받아 새로운 값을 끊임없이 생산 가능.

> 요청할 떄 마다 값을 생산 할 수 있으며 무한 스트림 생성 가능.

* 이러한 스트림을 언바운드 스트림이라 표현.

> 일반적으로 연속된 일련의 값을 만들때 iterate 사용.

- generate

> 요구할 떄 값을 계산하는 무한 스트림 생성 가능.

> iterate와 달리 생산된 각 값을 연속적으로 계산하지 않음.

> Supplier<T>를 인수로 받아 새로운 값을 생산.

8. 요약

- 복잡한 데이터 처리 질의 표현 가능.

- filter, distinct, skip, limit 메서드로 스트림을 필터링 하거나 자르기 가능.

- map, flatMap 메서드로 스트림 요소를 추출하거나 변환 가능.

- findFirst, findAny 메서드로 스트림의 요소 검색 가능.

- allMatch, noneMatcj, anyMatch 메서드를 이용해서 주어진 프레디케이트와 일치하는 요소를 스트림에서 검색 가능.

> 이들 메서드를 쇼트서킷, 즉 결과를 찾는 즉시 반환, 전체 스트림을 처리하지 않음.

- reduce 메서드로 스트림의 모든 요소를 반복 조합하며 값 도출 가능.

- filter, map등은 상태를 지정하지 않는 상태없는 연산.

- reduce 같은 연산은 계산하는데 필요한 상태 저장.

- sorted, distinct 등의 메서드는 새로운 스트림을 반환하기에 앞서 스트림의 모든 요소를 버퍼에 저장.

> 이런 메서드를 상태 있는 연산이라 부름.

- IntStream, DoubleStram, LongStream은 기본형 특화 스트림.

> 이들 연산은 기본형에 맞게 특화.

- 컬렉션뿐 아니라 값, 배열, 파일, iterate, generate 같은 메서드로도 스트림 생성 가능.

- 크기가 정해지지 않은 스트림을 무한 스트림이라 함.

4. Chapter4 - 스트림 소개

컬렉션은 자바에서 가장 많이 사용하는 기능 중 하나.

거의 모든 자바 어플리케이션은 컬렉션을 만들고 처리하는 과정을 포함.

컬렉션으로 데이터를 그룹화하고 처리 가능.

대부분의 자바 어플리케이션에서 컬렉션을 많이 사용하지만 완벽한 컬렉션 관련 연산을 지원 하기에는 부족.

1. 스트림이란 무엇인가?

- 선언형으로 컬렉션 데이터 처리가 가능한 기능.

> 선언형: 데이터를 처리하는 임시 구현 코드 대신 질의로 표현.

- 간단하게는 데이터 컬렉션 반복을 처리하는 기능.

- 스트림을 이용하면 멀티 스레드 코드를 구현하지 않아도 데이터를 투명하게 병렬처리 가능.

- 스트림의 소프트웨어공학적으로 아래와 같은 다양한 이득을 제공.

> 선언형으로 코드 구현 가능.

* 루프와 if 조건문 등의 제어 블록을 사용하지 않고도 같은 동작의 수행 지정 가능.

* 선언형 코드와 동작 파라미터화를 활용하면 변화하는 요구사항에 쉽게 대응.

> filter, sorted, map, collect같은 여러 빌딩 블록 연산을 연결해서 복잡한 데이터 처리 파이프라인 생성 가능.

> 여러개의 파이프라인으로 연결되도 가독성과 명확성이 유지.

- 스트림은 filter(또는 sorted, map, collect) 같은 연산은 고수준 빌딩 블록으로 이루어져 있음.

- 특정 스레딩 모델에 제한되지 않고 자유롭게 어떤 상황에서든 사용 가능.

- 결과적으로 데이터 처리 과정을 병렬화하면서 스레드와 락을 걱정할 필요 없음.

- 스트림 API의 특징

> 선언형

* 더 간결하고 가독성 향상.

> 조립 가능

* 유연성 향상.

> 병렬화

* 성능 향상.

2. 스트림 시작하기

- 컬렉션은 스트림 작업 중 가장 간단한 작업 중 하나.

- 자바 8의 컬렉션에서는 스트림을 반환하는 stream 메서드 추가.

> 스트림 인터페이스 정의 : java.util.stream.Stream 참고

- 스트림이란?

> "데이터 처리 연산을 지원하도록 소스에서 추출된 연속된 요소"로 정의 가능.

> 연속된 요소

* 컬렉션과 마찬가지로 스트림은 특정 요소 형식으로 이루어진 연속된 값 집합의 인터페이스 제공

* 컬렉션은 자료구조로 시간과 공간의 복장성과 관련된 요소 저장 및 접근 연산이 주를 이룸.

* 스트림은 filter, sorted, map처럼 표현 계산식이 주를 이룸.

* 즉, 컬렉션의 주제는 데이터고 스트림의 주제는 계산.

> 소스

* 스트림은 컬렉션, 배열, I/O 자원등의 데이터 제공 소스로부터 데이터를 소비.

> 데이터 처리 연산

* 함수형 프로그래밍 언어에서 일반적으로 지원하는 연산과 데이터베이스와 비슷한 연산 지원.

* filter, map, reduce, find, match, sort등 데이터 조작 가능.

> 파이프라이닝

* 스트림 연산끼리 연결해 커다란 파이프라인을 구성할 수 있도록 스트림 반환.

* 그로 인해 게으름(laziness), 쇼티서킷(short-circuiting:단선) 같은 최적화도 얻음.

* 연산 파이프라인은 데이터베이스 질의와 비슷.

> 내부 반복

* 반복자를 이용하여 명시적 반복 -> 외부 반복

* 반복을 알아서 처리하고 결과 스트림 값을 어딘가에 저장 -> 내부 반복

- 예제에 사용될 데이터

- 예제