자바(Java) - 스트림(Stream)

스트림(Stream)?

• 함수형 프로그램을 이용해 다양한 데이터 소스(배열, 프레임 워크 등)를 표준화된 방법으로 다루기 위한 것
• Stream은 Collection 안에 있음.

스트림을 쓰는 이유?

• 코드가 간결해지고 일관성 유지가 가능해짐.
  ➡️ 맥도날드 강남 지점이든 부산 지점이든 햄버거 맛이 똑같은 것 처럼 누가 코드를 작성하든 동일한 형식이 나올 수 밖에 없기 때문에 코드의 신뢰도가 높아지고 버그가 생기지 않음.

스트림 특징

1. 자료의 대상과 관계없이 동일한 연산 수행
2. 외부 반복을 통해 작업하는 컬렉션과 달리 내부 반복을 통해 작업 수행 ( 반복문 배제 )
3. 스트림은 한번 생성 된 후 최종연산을 통해 소모되면 재사용 불가 (최종연산은 한 번만 가능!!)
4. 원본 데이터를 변경하지 않음
5. 지연 연산 지원
6. 병렬 처리 지원 parallelStream() :  대량의 데이터를 처리하기 쉬움
   병렬처리로 바꾸려면 스트림 생성 할 때 stream() 대신 parallelStream()으로 바꾸면 됨.

스트림 동작 흐름

스트림 생성 ➡️ 스트림 중개 연산(스트림의 변환) ➡️ 스트림 최종 연산

Integer[] arr = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
List<Integer> list = new ArrayList(Arrays.asList(arr));
list.stream().filter(s -> s.intValue() >= 5).forEach(e -> System.out.print(e + " ");

list.stream() 스트림 생성

.filter(s -> s.intValue() >= 5) 중간 연산

.forEach(e -> System.out.print(e + " "); 최종 연산

list.stream().filter(s -> s.intValue() >= 5).forEach(System.out::println);
로 바꿀 수도 있음!

🐶sum(), count()

Integer[] arr = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
List<Integer> list = new ArrayList<>(Arrays.asList(arr));

int sum = list.stream().mapToInt(e -> e).sum();
System.out.println("합계 : " + sum);

• mapToInt(e -> e) : e(요소)를 돌면서 e를 int형으로 변환하여 새로운 스트림으로 반환

Integer[] arr = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
List<Integer> list = new ArrayList<>(Arrays.asList(arr));

int count = (int)list.stream().count();
System.out.println("횟수 : " + count);

• count()는 return 값이 long 이기 때문에 형변환 필요

🐶내부 반복자 사용

class Student {
	String name;
    int score;
    
    public Student(String name, int score) {
    	this.name = name;
        this.score = score;
    }
    
    public String getName() {
    	return name;
    }
    public int getScore() {
    	return score;
    }
}

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

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
    List<String> list = new ArrayList<>();
    list.add(new Student("홍길동", 87));
    list.add(new Student("이순신", 65));
    list.add(new Student("한석봉", 98));
    
    list.stream().forEach(s -> {
    	String name = s.getName();
        int score = s.getScore();
        System.out.println(name + "-" + score);
    });

double avg = list.stream().mapToInt(s -> s.getScore()).average().getAsDouble();
System.out.prinf("평균 점수 : %.2f", avg);

🐶배열로 부터 스트림 만들기

• stream은 Collection에 있어서 배열은 stream 쓸 수 없음.
  Stream<E> 참조변수명 = Arrays.stream(배열명);

import java.util.Arrays;
import java.util.stream.IntStream;
import java.util.stream.Stream;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
    	String[] arr = {"홍길동", "한석봉", "이순신", "신사임당", "안중근", "강감찬"};
    	Stream<String> stream1 = Arrays.stream(arr);
    	stream1.forEach(e - > System.out.print(e + " "));
    
    	Stream<String> stream2 = Arrays.stream(arr, 1, 3);
    	stream2.forEach(e -> System.out.print(e + " ");

	}
}

홍길동 한석봉 이순신 신사임당 안중근 강감찬 
한석봉 이순신

🐶숫자 범위로 부터 스트림 만들기

IntStream stream = IntStream.rangeClosed(1,100);
int sum = stream.sum();
System.out.println("합계 : " + sum);

🐶파일로 부터 스트림 얻기(path)

import java.io.IOException;
import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;
import java.util.stream.Stream;

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Path path = Paths.get("src/스트림예제4_0208/chicken.txt");
        Stream<String> stream = Files.lines(path, Charset.defaultCharset());
        stream.forEach(System.out::println);
        System.out.println();
    }
}

🐶중개 연산

• 생성된 스트림은 중개 연산을 통해 또 다른 스트림으로 변환
• 중개 연산은 연속으로 연결해서 사용 가능

스트림 필터링

filter()

• 조건에 맞는 요소만으로 구성된 새로운 스트림 반환

IntStream stream = IntStream.of(7,5,5,2,1,3,5,4,5,6);
stream.filter(n -> n % 2 != 0).forEach(e -> System.out.print(e + " "));

7 5 5 1 3 5 5

distinct()

• 스트림에서 중복된 요소를 제거하고 새로운 스트림 반환

IntStream stream = IntStream.of(7,5,5,2,1,3,5,4,5,6);
stream.distinct().forEach(s -> System.out.print(s + " ");

7 5 2 1 3 4 6

스트림 변환

map()

• 입력한 요소 그대로 스트림으로 반환

Stream<String> stream = Stream.of("HTML", "CSS", "JAVA", "JAVASCRIPT");
stream.map(e -> e.length()).forEach(e -> System.out.print(e + " "));

4 3 4 10

flatMap()

• 입력한 요소를 가장 작은 단위로 반환
  (예제처럼 split()하면 split 조건대로 반환됨)
• map()은 split() 해도 안쪼개짐

String[] arr = {"I study hard", "You study JAVA", "I am hungry"};
Stream<String> stream4 = Arrays.stream(arr);
stream4.flatMap(s -> Stream.of(s.split(" "))).forEach(System.out::println);

I
study
hard
You
study
JAVA
I
am
hungry

map()으로 실행시 결과

java.util.stream.ReferencePipeline$Head@3567135c
java.util.stream.ReferencePipeline$Head@327471b5
java.util.stream.ReferencePipeline$Head@4157f54e

스트림 제한

limit()

• 해당 스트림의 첫 번째 요소부터 전달된 개수 만큼의 요소로만 이루어진 새로운 스트림 반환

IntStream stream5 = IntStream.range(0, 10);
stream5.limit(5).forEach(n -> System.out.print(n + " "));

0 1 2 3 4

skip()

• 해당 스트림의 첫 번째 요소부터 전달된 개수 만큼의 요소를 제외하고 출력

IntStream stream6 = IntStream.range(0, 10);
stream6.skip(5).forEach(n -> System.out.print(n + " "));
stream7.skip(3).limit(5).forEach(n -> System.out.print(n + " "));

5 6 7 8 9
3 4 5 6 7

스트림 정렬

sorted()

• 해당 스트림을 주어진 비교자(comparator)를 이용하여 정렬

Stream<String> stream8 = Stream.of("HTML", "CSS", "JAVA", "JAVASCRIPT");
Stream<String> stream9 = Stream.of("HTML", "CSS", "JAVA", "JAVASCRIPT");
stream8.sorted().forEach(e -> System.out.print(e + " "));
stream9.sorted(Comparator.reverseOrder()).forEach(e -> System.out.print(e + " "));

CSS HTML JAVA JAVASCRIPT 
JAVASCRIPT JAVA HTML CSS

스트림 최종 연산

Stream.of() : 요소의 출력

Stream<String> stream = Stream.of("하나", "둘", "셋", "넷");
stream.forEach(System.out::println);

하나
둘
셋
넷

요소의 소모

• 스트림의 요소를 소모하여 연산을 수행

⭐ reduce() : 첫번째 요소와 두번째 요소를 가지고 연산을 수행, 그 결과와 세번째 요소를 가지고 다시 연산

Stream<String> stream1 = Stream.of("하나", "둘", "셋", "넷");
Stream<String> stream2 = Stream.of("하나", "둘", "셋", "넷");
IntStream stream3 = IntStream.of(7,5,5,2,1,3,5,4,6);
OptionalInt sum = stream3.reduce((s1,s2) -> s1 + s2);
System.out.println(sum.getAsInt());
Optional<String> rst1 = stream1.reduce((s1, s2) -> s1 + "+" + s2); // Optional은 NullpointerException 방지
rst1.ifPresent(System.out::println); // 없으면 null 반환

38
하나+둘+셋+넷

요소의 검사

anyMatch() : 해당 스트림의 일부 요소가 조건에 만족하면 true

allMatch() : 해당 스트림의 모든 요소가 조건에 만족하면 true

noneMatch() : 해당 스트림의 모든 요소가 특정 조건을 만족하지 않을 경우 true

IntStream stream6 = IntStream.of(30,90,70,10);
IntStream stream7 = IntStream.of(30,90,70,10);
IntStream stream8 = IntStream.of(30,90,70,10);
System.out.println(stream6.anyMatch(n -> n > 80)); // true
System.out.println(stream7.allMatch(n -> n > 9)); // true
System.out.println(stream8.noneMatch(n -> n > 90)); // trse

요소의 통계

count()

IntStream stream9 = IntStream.of(30,90,70,10);
System.out.println(stream9.count());

4

max()

IntStream stream10 = IntStream.of(30,90,70,10);
System.out.println(stream10.max().getAsInt());

90

min()

IntStream stream11 = IntStream.of(30,90,70,10);
System.out.println(stream11.min().getAsInt());

10

System.out.println(stream10.max();
출력하면 OptionalInt가 붙어서 나오므로
System.out.println(stream10.max().getAsInt() 로 출력할 것

요소의 연산

IntStream stream12 = IntStream.of(30,90,70,10);
DoubleStream stream13 = DoubleStream.of(30.3,90.9,72.3,10.1);
System.out.println(stream12.sum());
System.out.println(stream13.average().getAsDouble());

200
50.9

🐸 실습 예제

객체를 이용해서 데이터 추출

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

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<TravelCustomer> customerList = new ArrayList<>();
        customerList.add(new TravelCustomer("홍길동", 30, 3000));
        customerList.add(new TravelCustomer("김딸기", 13, 2000));
        customerList.add(new TravelCustomer("이순신", 25, 2500));
        customerList.add(new TravelCustomer("강감찬", 19, 4500));
        System.out.println("고객 명단 출력");
        customerList.stream().map(c -> c.getName()).forEach(System.out::println);
        int total = customerList.stream().mapToInt(c -> c.getPrice()).sum();
        System.out.println("총 여행 비용 : " + total + "원");
        System.out.println("== 20세 이상 성인 출력 ==");
        customerList.stream().filter(e -> e.age >= 20)
                .map(c -> c.getName())
                .sorted()
                .forEach(System.out::println);
    }
}

class TravelCustomer {
    String name;
    int age;
    int price;

    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;
    }
}