CHO YEONWOO

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나는야 연우초

독서 정리 - 모던 자바 인 액션

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모던 자바 인 액션

[5장] 스트림 활용

스트림 API는 내부적으로 코드를 병렬로 실행할지, 데이터를 어떻게 처리할지, 내부 반복을 할지 등의 다양한 최적화를 실시한다.

5.1 필터링

  1. Predicate로 필터링
    filter 메서드는 boolean을 반환하는 Predicate를 인수로 받아 true 요소들을 반환한다. 
    List<Integer> ex = new ArrayList<>(1, 2, 11, 12);
ex.stream().filter(i -> i > 10).collect(Collectors.toList());
  2. 고유 요소 필터링
    distinct 메서드는 스트림 내에 중복되는 요소를 필터링한다.
    이 때 일치하는 요소는 equals, hashcode로 일치하는 것이다. 
    List<Integer> ex = new ArrayList<>(1, 2, 12, 12);
ex.stream().distinct().collect(toList()); //1, 2, 12


5.2 스트림 슬라이싱

  1. Predicate로 슬라이싱
    • TAKEWHILE
      일반 스트림은 각 요소에 Predicate를 적용하지만, takewhile 메서드를 사용하여 모든 스트림에 Predicate를 적용한다. 
      List<Integer> ex = new ArrayList<>(1, 2, 11, 12);
ex.stream().takewhile(i -> i > 10).collect(toList()); //1, 2
    • DROPWHILE
      true가 아닌 false 요소들을 선택하려면 dropwhile을 사용한다. 
      List<Integer> ex = new ArrayList<>(1, 2, 11, 12);
ex.stream().dropwhile(i -> i > 10).collect(toList()); //11, 12
  2. 스트림 축소
    limit 메서드를 사용하면 스트림의 갯수를 제한해서 돌려준다.
    정렬되어 있는 스트림이라면 그 순서대로, 정렬되지 않은 스트림도 그 순선대로 잘라서 반환된다. 
    List<Integer> ex = new ArrayList<>(1, 2, 11, 12);
ex.stream().limit(2).collect(toList()); // 1, 2
  3. 요소 건너뛰기
    skip 메서드는 스트림의 결과를 입력받은 개수만큼 건너뛰고 반환한다. 
    List<Integer> ex = new ArrayList<>(1, 2, 11, 12);
ex.stream().takewhile(i -> i > 10).skip(1).collect(toList()); //12


5.3 매핑

  1. 스트림의 각 요소에 함수 적용하기
    map 메서드는 각 요소의 형식을 입력받은 함수에 맞게 변환해주는 역할을 한다. 
    List<Integer> ex = new ArrayList<>(1, 2, 12, 12);
ex.stream().map(String::toString).collect(toList()); //"1", "2", 11", "12";
  2. 스트림 평면화
    “hello”와 “world”라는 문자열을 가진 리스트를 각 문자로 분리하고, 고유 문자만 뽑아내고자 한다. 
    List<String> words = new ArrayList<>("hello", "world");
words.stream().map(w -> w.split("")).distinct().collect(toList());

    위 메서드는 hello와 world로 나누어져 각각 분리하기 때문에 중복된 o를 걸러내지 못한다.

    words.stream().map(w -> w.split("").map(Arrays::stream).distict().collect(toList()));

    Arrays.stream메서드는 문자열 스트림을 만들었지만, 여전히 hello와 world가 따로 스트림으로 생성된다. 이 때 flatMap을 사용한다.

    words.stream().map(w -> w.split("").flatMap(Arrays::stream).distinct().collect(toList()));

    이 때 첫번째 map에서는 각 단어의 개별 문자로 스트림을, flapMap에서는 각 스트림을 하나의 스트림으로 평면화하는 작업이다.
    순서는 함수를 적용해 각 스트림을 만든 다음 각 스트림을 하나의 스트림으로 만드는 것이다.

    • 퀴즈 5-2
      숫자 리스트가 주어졌을 때 제곱근의 리스트로 반환한다. 
      List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
numbers.stream().map(i -> i * i).collect(toList());

      두 개의 숫자 리스트가 있을 때 숫자 쌍의 리스트를 반환한다.

      List<Integer> numbers1 = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
List<Integer> numbers2 = Arrays.asList(6, 7, 8, 9, 10);
List<int[]> pairs = numbers1.stream().map(i -> numbers2.stream().map(j -> new int[]{i, j})).collect(toList());

      반환된 숫자 쌍의 리스트에서 합이 3으로 나누어 떨어지는 쌍만 반환한다.

      pairs.stream().filter(i -> (i[0] + i[1]) / 3 == 0).collect(toList());

      List<int[]> pairs = numbers1.stream().flatMap(i -> numbers2.stream().filter(j -> (i + j)).map(j -> new int[]{i, j});


5.4 검색과 매칭

  1. Predicate가 적어도 한 요소라도 일치하면 true
    AnyMatch 메서드를 사용하면 적어도 한 요소가 일치하면 True를 반환한다.
    AnyMatch 메서드는 boolean은 반환하므로 최종 연산이다. 
    List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 10);
numbers.stream().anyMatch(i -> i > 5); //true
  2. 모든 요소와 일치하는지 확인
    AllMatch 메서드를 이용해 모든 요소가 일치하면 true를 반환한다. 
    List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 10);
numbers.stream().allMatch(i -> i > 0); //true

    noneMatch 메서드는 모든 요소가 일치하지 않으면 true를 반환한다.

    List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 10);
numbers.stream().noneMatch(i -> i < 0); //true

    match 메서드는 스트림 쇼트서킷 기법인 && ||와 같은 연산을 사용한다.
    쇼트서킷이란 스트림을 돌다가 적어도 하나가 다르다면 전부 돌지 않고 false를 반환하는 것이다. limit도 그러하다.

  3. 요소 검색
    findAny는 스트림에서 임의의 요소를 반환한다.
    • Optional이란?
      값의 존재나 부재 여부를 표현하는 컨테이너 클래스이다. 예를 들어 null을 반환하더라도 괜찮도록 Optional을 사용하는 것이다.
    • isPresent() 는 값이 있으면 true
    • ifPresent(Consumer c)는 값이 있으면 consumer 함수를 실행
    • T get()은 값이 존재하면 값을, 없으면 NoSuchElementException 발생
    • T orElse()는 값이 있으면 값을, 없으면 기본값을 반환
  4. 첫번째 요소 찾기
    findFirst 메서드는 순서가 정해진 스트림에서 가장 첫번째 값을 반환한다.
    • findAny vs findFirst: 병렬 실행에서는 첫번째 요소를 찾기 힘드므로 요소의 순서가 상관 없다면 병렬 스트림에서는 findAny 사용

5.5 리듀싱

모든 스트림 연산을 처리해서 값으로 도출하는 것을 리듀싱 연산이라고 한다.

  1. 요소의 합
    reduce 메서드는 반복된 패턴을 추상화해서 모든 요소를 더할 수 있다.
    reduce는 초깃값과 두 요소를 조합해서 새로운 값을 만드는 BinaryOperator를 받는다.
    초깃값을 입력하지 않으면 오버라이딩된 함수를 이용해서 입력된 함수만 실행한다. 하지만 초기값이 없으면 값을 더하지 못한다. 
    List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3);
numbers.stream().reduce(0, (a, b) -> a + b); //6
numbers.stream().reduce(0, Integer::sum); //6
  2. 최댓값과 최솟값
    초깃값을 주지 않는 reduce 메서드는 다음과 같이 활용한다. 
    numbers.stream().reduce(Integer::max); //3
    • reduce 연산은 내부 반복이 추상화되어 병렬화가 어렵다. 병렬로 실행하려면 변수값이 변하지 않고 연산의 최종값이 일정해야 한다.
    • stream은 각 연산의 내부적인 상태를 고려해야 한다. map, filter는 내부 상태를 갖지 않는 연산이지만, reduce, max, sum과 같은 연산은 내부 상태가 필요하다. 이 값은 한정되어 모든 요소가 버퍼에 추가되어 있어야 한다

5.6 실전 연습

  • 알파벳 순 정렬
    .sorted().reduce("", (n1, n2) -> n1 + n2); 문자열로 만들기

5.7 숫자형 스트림

박싱 비용을 줄이기 위해 숫자 스트림을 효율적으로 처리할 수 있는 기본형 특화 스트림이 있다.

  1. 기본형 특화 스트림
    숫자 스트림 매핑: IntStream, DoubleStream, LongStream
    객체 스트림 복원: boxed 메서드 사용
    기본값: OptionalInt, OptionalDouble, OptionalLong을 사용해 최댓값이 없을 때 기본값을 명시적으로 정의할 수 있다. 
    OptionalInt hi = Arrays.asList("1", "2", "3").stream().mapToInt(Integer::parseInt).max();
int max = hi.orElse(2);
  2. 숫자 범위
    IntStream과 LongStream에서는 range, rangeClosed로 숫자스트림을 만들 수 있다. 
    IntStream i = IntStream.rangeClosed(1, 100); // 1부터 100
  3. 피타고라스

5.8 스트림 만들기

  1. 값으로 스트림 만들기 
    Stream.of(~~);
Stream.empty(); //스트림 비우기
  2. null이 될 수 있는 객체로 스트림 만들기 
    Stream.ofNullable(~~);
  3. 배열로 스트림 만들기 
    Arrays.stream(~~).sum();
  4. 파일로 스트림 만들기
    ```java long unique = 1; try(Stream lines = Files.lines(Paths.get("data.txt"), Charset.defaultCharset())) { unique = lines.flatMap(line -> Arrays.stream(line.split(" "))).distinct().count(); } catch(IOException e){

}

5. 함수로 무한 스트림 만들기  
크기가 고정되지 않은 스트림을 만들어 요청할 때마다 무제한으로 값을 계산하도록 한다. 무제한이지 않도록 limit으로 제한을 준다.  
- limit 메서드  
```java
Stream.iterate(0, n -> n + 2)
    .limit(10)  //이거 없으면 언바운드 스트림 생성
    .forEach(System.out::println);
  • 퀴즈 5-4 피보나치 수열 
    Stream.iterate(new int[]{0, 1}, t -> new int[]{t[1], t[0] + t[1]})
  .limit(20)
  .forEach(t -> System.out.println(t[0] + t[1]));
  • generate 메서드 
    Stream.generate(Math::random)
  .limit(5)
  .forEach(System.out::println);

    병렬 코드에서는 발행자에 상태가 있으면 안전하지 않다.
    iterate를 사용할 때는 상태가 바뀌지 않는 순수한 불변 상태가 유지되어야 한다.

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