Lambdas and Stream

Streams API

다른 객체를 포함하는 컬렉션이라도 우리가 얻고자 하는 정보는 비슷할 수 있다.

예를 들어, '이러한 조건에 맞는 아이템을 줘', '이러한 방법을 활용해서 모든 아이템을 바꿔줘, ' '중복된 데이터는 지워줘', 또는 '이런 방법으로 요소들을 정렬해 줘' 등을 컬렉션에 요청한다고 생각해 보자. 우리는 이러한 요청을 처리하기 위해 for문과 Iterator를 이용해서 코드를 작성하거나 각 컬렉션 클래스에 맞는 메서드를 사용해 왔다. List를 정렬할 때는 Collections.sort()를 사용하고 배열을 정렬할 때는 Arrays.sort()를 사용했다. 

 

Streams API는 데이터 소스를 추상화 해서 데이터 소스가 무엇이든 같은 방식으로 다룰 수 있는 메소드를 제공해 준다. 그래서 우리는 '어떻게' 보다는 '무엇을'에 초점을 맞춰 컬렉션에 Streams API가 제공하는 연산들을 사용할 수 있다. 

 

Stream 메소드에는 중간 연산(intermediate operations)하고 최종 연산(terminal operations)이 있는데 최종연산을 사용해야 원하는 결과(output)를 얻을 수 있다. 중간 연산은 지연된 연산으로 최종연산이 수행되기 전까지는 중간 연산이 수행되지 않는다. 

• 중간 연산(lazy) : 스트림 메소드로 다른 스트림을 반환한다. 최종 연산을 호출해서 결과를 출력하기 전까지 스택처럼 중간 연산을 계속 얹어서 사용이 가능하다. 중간 연산은 stateless 하고 stateful로 나눌 수 있는데 만약 중간 연산이 연산을 하기 위해 데이터 소스의 정보를 모두 알아야 한다면 그 연산은 stateful 하다고 할 수 있다. 예를 들어, filter()는 stateless 하고, sorted()는 stateful 하다고 할 수 있다.
  • 예) Stream<T> limit (long maxSize) : 스트림의 일부를 잘라낼 때 사용. maxSize만큼 스트림의 요소를 제한한다. 
• 최종 연산(eager) : 스트림의 요소를 소모해서 결과를 만들어 낸다. 최종 연산 후에서는 스트림이 닫히고 더 이상 사용할 수 없다. 
  • 예) boolean anyMatch(Predicate<? super T> predicate) : returns true if any element matches the provided predicate

 

스트림 오퍼레이션을 사용하는 방법(stream pipeline)은 3단계로 나눌 수 있고, 이 중 1번째와 3번째는 꼭 필요하다. 

1. 컬렉션을 스트림화하기 
2. 만들어준 스트림에 중간 연산 사용 
3. 결과물을 최종연산을 사용해서 가져오기

 

스트림의 특징은 다음과 같다. 

• 재사용이 불가능하다. 만약 스트림을 변수에 저장해 놓고 재사용하려고 하면 exception이 발생한다. 
• 스트림이 동작하는 동안에는 컬렉션을 변경할 수 없다.
• 스트림 연산은 원본 컬렉션을 변경하지 않는다. 

 

오브젝트 5장하고 12장에 스트림이 나와서 TODO로 적어놓고 넘어갔던 코드를 가져왔다. 

• 5장 코드

람다식은 함수형 인터페이스를 구현한다. 그래서 함수형 인터페이스로 람다식을 참조할 수 있다.

• 12장 코드

mapToInt()와 자주 사용되는 메서드로는 Integer의 parseInt()나 valueOf()가 있다.

Collections.unmodifiableList()

 

 

Lambda

람다식을 잘 이해하면 Stream API를 더 쉽게 사용할 수 있다. 람다식은 객체이고, single abstract method을 호출해서 사용한다. 람다식은 함수형 인터페이스(functional interface)를 구현하고 있고 함수형 인터페이스에는 오직 하나의 추상 메서드만 정의되어 있어야 한다. (static 메서드와 default 메서드의 개수는 상관없음) 익명 내부 클래스와 비슷함. 

 

함수형 인터페이스

• BinaryOperator<T> : method apply T 타입의 인자 2개를 받아서 T 타입의 값을 반환함 
• Consumer<T> : method accept  T 타입의 인자를 받고, 반환값은 없음
• Function<T, R> : method apply T 타입의 인자를 받아서 R 타입의 값을 반환함
• Predicate<T> : method test T 타입의 인자를 받아서 boolean을 반환함
• Supplier<T> : method get 인자를 받지 않고, T 타입의 값을 반환함. 스트림에서 연산의 결과를 저장할 컬렉션 객체를 생성하는 데 주로 사용됨
• UnaryOperator<T> : method get 인자를 받지 않고, T 타입의 값을 반환함

Stream<T> filter(Predicate<? super T>predicate)
	Returns a stream of the elements that match the given predicate.
    
<T> : the Type of the object in the stream
<R> : the type of the Result of the method

 

여기서 <? super T>는 와일드 카드인데 여기서의 T는 lower bound이고,

<? extends T>에서의 T는 upper bound이다. 

예를 들면, List<? super Integer>이면 List<Integer>, List<Number>, 그리고 List<Object>가 들어갈 수 있다. 

 

 

람다식을 더 간단하게 표현할 수 있는 방법으로는 메서드 참조 (method reference)가 있는데,

하나의 메서드만 호출하는 람다식은 '클래스 이름::메서드이름' 또는 '참조변수::메서드이름'으로 바꿀 수 있다. 

 

메서드 참조에는 4가지 타입이 있다. 

• instance method => String::toUpperCase String 클래스의 toUpperCase 메소드 호출

String::toUpperCase String 클래스의 toUpperCase 메소드 호출
아래 두 개의 람다식을 메서드 참조로 바꾼 것.
(String s) -> {return s.toUpperCase();}
s -> s.toUpperCase()

• instance method of specific object => System.out::println
• static method => Math::sqrt
• constructor => TreeMap::new 기본 생성자(인자가 없는)를 호출해서 객체를 생성할 때 사용

 

 

자바 8에서 람다와 스트림이 추가되면서 functional programming이 가능해졌고, 

변수들이 immutable 하기 때문에 런타임시에 데이터에 문제가 생길 확률이 줄어들어 멀티스레드 환경에서 병렬처리하는 것을 좀 더 쉽게 만들어 준다.

 

 

// TODO

멀티스레드 부분은 아직 공부하지 않았는데, 나중에 왜 이렇게 되는지 찾아봐야겠다. 

 

 

 

 

 

참고자료

헤드퍼스트 자바 ch.12

자바의 정석 ch.14

스프링 입문을 위한 자바 객체 지향의 원리와 이해 부록 B.

https://learning.oreilly.com/videos/java-8-fundamentals/9780133489354/9780133489354-JFUN_lesson17_02/

https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/function/Predicate.html

https://docs.oracle.com/javase/tutorial/extra/generics/morefun.html

https://stackoverflow.com/questions/2827585/what-is-super-t-syntax

https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/stream/Stream.html