[Java-기초] 스트림

▶ 스트림

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*스트림이란?

여러 자료의 처리에 대한 기능을 구현해 놓은 클래스가 스트림(stream)이다.

스트림을 활용하면 배열, 컬렉션 등의 자료를 일관성 있게 처리할 수 있다. 자료에 따라 기능을 각각 새로 구현하는 것이 아니라 처리해야 하는 자료가 무엇인지와 상관없이 같은 방식으로 메서드를 호출할 수 있기 때문이다.

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-배열 출력문

int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
for(int i = 0; i < arr.length; i++) {
    System.out.println(arr[i]);
}

 

-스트림 출력문

int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
Arrays.stream(arr).forEach(n -> System.out.println(n));

스트림을 생성하고 미리 구현되어 있는 forEach( ) 메서드(최종연산)를 사용하여 배열의 요소를 하나씩 꺼내어 출력할 수 있다.

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*스트림 연산

스트림 연산의 종류에는 크게 중간 연산과 최종 연산 두 가지가 있다. 중간 연산은 자료를 거르거나 변경하여 또 다른 자료를 내부적으로 생성한다. 최종 연산은 생성된 내부 자료를 소모해 가면서 연산을 수행한다. 따라서 최종 연산은 마지막에 한 번만 호출된다. 그리고 최종 연산이 호출되어야 중간 연산의 결과가 만들어진다.

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-중간 연산 - filter( ), map( )

filter( )는 조건을 넣고 그 조건에 맞는 참인 경우만 추출하는 경우에 사용한다.

map( )은 클래스가 가진 자료 중 이름만 출력하는 경우에 사용한다. map( )은 요소들을 순회하여 다른 형식으로 변환하기도 한다.

filter( )와 map( ) 둘 다 함수를 수행하면서 해당 조건이나 함수에 맞는 결과를 추출해 내는 중간 역할을 한다.

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-최종 연산 - forEach( ), count( ), sum( ), reduce( )

최종 연산은 스트림의 자료를 소모하면서 연산을 수행하기 때문에 최종 연산이 수행되고 나면 해당 스트림은 더 이상 사용할 수 없다. 최종 연산은 결과를 만드는데 주로 사용한다.

forEach( )는 요소를 하나씩 꺼내는 기능을 한다.

통계용으로 사용되는 sum( ), count( )는 배열 요소의 합계를 구한다든가 개수를 출력하는 등의 연산을 수행한다.

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*정수 배열에 스트림 생성하고 사용하기

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IntArrayTest.java

package stream;

import java.util.Arrays;

public class IntArrayTest {
	public static void main(String[] args) {
		int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 };

		int sumVal = Arrays.stream(arr).sum(); // sum() 연산으로 arr 배열에 저장된 값을 모두 더함
		int count = (int) Arrays.stream(arr).count(); // count() 연산으로 arr 배열의 요소 개수를 반환함

		System.out.println(sumVal);  
		System.out.println(count);
	}
}

​<실행 결과>

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*Collection에서 스트림 생성하고 사용하기

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ArrayListStreamTest.java

package stream;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.stream.Stream;

public class ArrayListStreamTest {
	public static void main(String[] args) {
		List<String> sList = new ArrayList<String>();
		sList.add("Tomas");
		sList.add("Edward");
		sList.add("Jack");

		Stream<String> stream = sList.stream(); // 스트림 생성
		stream.forEach(s -> System.out.print(s + " ")); // 배열의 요소를 하나씩 출력
		System.out.println();

		sList.stream().sorted().forEach(s -> System.out.print(s + " ")); // 스트림 새로 생성 / 정렬 / 요소를 하나씩 꺼내어 출력
	}
}

<실행 결과>

-18줄에 forEach( ) 괄호 안에 구현되는 람다식의 의미

: forEach( ) 메서드가 수행되면 요소가 하나씩 차례로 변수 s에 대입되고 이를 매개변수로 받아 출력문이 호출된다.

-forEach( ) 메서드가 수행되면 자료가 소모되기때문에 스트림을 새로 생성해야한다.

-18줄에서는 중간 연산으로 정렬을 위한 sorted( ) 메서드가 호출되었다. sorted( ) 메서드를 사용하려면

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*스트림의 특징

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1. 자료의 대상과 관계없이 동일한 연산을 수행한다.

스트림은 컬렉션의 여러 자료 구조에 대해 이러한 작업을 일관성 있게 처리할 수 있는 메서드를 제공한다.

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2. 한 번 생성하고 사용한 스트림은 재사용 할 수 없다.

어떤 자료에 대한 스트림을 생성하고 이 스트림에 메서드를 호출하여 연산을 수행했다면 해당 스트림을 다시 다른 연산에 사용할 수 없다. 예를 들어 스트림을 생성하여 배열에 있는 요소를 출력하기 위해 각 요소들을 하나씩 순회하면서 출력에 사용하는데, 이때 요소들이 '소모된다'고 이야기한다. 만약 다른 기능을 호출하려면 스트림을 새로 생성해야 한다.

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3. 스트림의 연산은 기존 자료를 변경하지 않는다.

스트림 연산을 위해 사용하는 메모리 공간이 별도로 존재하므로, 스트림의 여러 메서드를 호출하더라도 기존 자료에는 영향을 미치지 않는다.

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4. 스트림의 연산은 중간 연산과 최종 연산이 있다.

스트림에 중간 연산은 여러 개가 적용될 수 있고, 최종 연산은 맨 마지막에 한 번 적용된다. 만약 중간 연산이 여러 개 호출되었더라도 최종 연산이 호출되어야 스트림의 중간 연산이 모두 적용된다.

예를 들어 자료를 정렬하거나 검색하는 중간 연산이 호출되어도 최종 연산이 호출되지 않으면 정렬이나 검색한 결과를 가져올 수 없다. 이를 '지연 연산'이라고 한다.

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*프로그래머가 기능을 지정하는 reduce( ) 연산

reduce( ) 연산은 내부적으로 스트림의 요소를 하나씩 소모하면서 프로그래머가 직접 지정한 기능을 수행한다.

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ReduceTest.java

package stream;

import java.util.Arrays;
import java.util.function.BinaryOperator;

// BinaryOperator를 구현한 클래스 정의
class CompareString implements BinaryOperator<String> {
	@Override
	public String apply(String s1, String s2) { // reduce() 메서드가 호출될 때 불리는 메서드. 두 문자열의 길이를 비교
		if (s1.getBytes().length >= s2.getBytes().length)
			return s1;
		else
			return s2;
	}
}

public class ReduceTest {
	public static void main(String[] args) {
		String[] greetings = { "안녕하세요~~~", "hello", "Good morning", "반갑습니다^^" };
		System.out.println(Arrays.stream(greetings).reduce("", (s1, s2) -> { // 람다식을 직접 구현하는 방법
			if (s1.getBytes().length >= s2.getBytes().length)
				return s1;
			else
				return s2;
		}));

		String str = Arrays.stream(greetings).reduce(new CompareString()).get(); // BinaryOperator를 구현한 클래스 사용
		System.out.println(str);
	}
}

<실행 결과>

-이해가 잘 안감. 내용도 아직 덜채움. 나중에 다시 공부하자.

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*스트림을 활용하여 여행객의 여행 비용 계산하기

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TravelCustomer.java

package stream;

public class TravelCustomer {
	private String name;  // 고객이름
	private int age;      // 나이
	private int price;    // 가격

	public TravelCustomer(String name, int age, int price) {
		this.name = name;
		this.age = age;
		this.price = price;
	}

	public String getName() {
		return name;
	}

	public int getAge() {
		return age;
	}

	public int getPrice() {
		return price;
	}

	public String toString() {
		return "name : " + name + "age : " + age + "price : " + price;
	}
}

 

 

TravelTest.java

package stream;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class TravelTest {
	public static void main(String[] args) {
		TravelCustomer customerLee = new TravelCustomer("이순신", 40, 100);
		TravelCustomer customerKim = new TravelCustomer("김유신", 20, 100);
		TravelCustomer customerHong = new TravelCustomer("홍길동", 13, 50);

		List<TravelCustomer> customerList = new ArrayList<>();

		customerList.add(customerLee);
		customerList.add(customerKim);
		customerList.add(customerHong);

		System.out.println("== 고객 명단 추가된 순서대로 출력 ==");
		customerList.stream().map(c -> c.getName()).forEach(s -> System.out.println(s));

		int total = customerList.stream().mapToInt(c -> c.getPrice()).sum();
		System.out.println("총 여행 비용은 : " + total + "입니다.");

		System.out.println("== 20세 이상 고객 명단 정렬하여 출력 ==");
		customerList.stream().filter(c -> c.getAge() >= 20).map(c -> c.getName()).sorted()
				.forEach(s -> System.out.println(s));
	}
}

<실행 결과>

이처럼 스트림은 많은 데이터 속에서 우리가 원하는 데이터를 추출하고 적용하고 계산하고 출력하는 등의 기능을 제공한다.

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​연습문제 Q5) 다음과 같이 두 정수를 매개변수로 하는 메서드가 인터페이스에 정의되어 있다. 두 정수의 합을 반환하는 람다식을 구현하고 호출해 보라.

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밑에 Calc 인터페이스를 토대로 작성하기.

package test;

public interface Calc {
	public int add(int num1, int num2);
}

 

 

CalcTest.java

package test;

public class CalcTest {
	public static void main(String[] args) {
		Calc add = (x, y) -> x + y;
		System.out.println(add.add(10, 20));
	}
}

​<실행 결과>

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