Java8 - stream(스트림), forEach(), map(), filter(), Method Reference(메소드 참조)

stream이라는 영어 단어는 다음과 같은 의미를 가진다.

1. 개울, 시내

2. (액체나 기체의) 줄기

3. (사람이나 차량들로 계속 이어진) 줄

 

위의 의미로 보았을 때, "줄줄이 이어져 있는" 의미로 사용이 된다.

 

💡자바의 스트림은 언제 사용할까?

자바의 스트림은 "뭔가 연속된 정보"를 처리하는 데 사용한다.

자바에서는 배열과 컬렉션을 생각해볼 수 있겠다. 하지만, 배열에서는 스트림을 사용할 수 없다.

 

cf) 그렇지만, 배열을 컬렉션의 List로 변환하는 방법은 여러 가지가 존재한다. 

 

1) asList() 메소드를 이용한 변환

 

Integer[] values = {1, 3, 5};
List<Integer> list = new ArrayList<Integer>(Arrays.asList(values));

 

2) Arrays.stream() 메소드를 이용한 변환

: 해당 메소드를 사용하면 Stream객체를 리턴해준다.

 

Integer[] values = {1, 3, 5};
//stream객체로 변경, collect는 원하는 타입으로 데이터를 리턴하는 메소드다.
List<Integer> list = Arrays.stream(values).collect(Collectors.toList());

 

 

그럼, 본격적으로 스트림에 대해 알아보자.

 

💡자바의 스트림의 구조는 어떻게 이루어져 있을까? (색상으로 구분 설명)

 

list.stream().filter(x-> x>10).count()

- 스트림 생성 : 컬렉션의 목록을 스트림 객체로 변환한다. 여기서 스트림 객체는 java.util.stream 패키지의 Stream 인터페이스를 말한다. 이 stream() 메소드는 당연히 Collection 인터페이스에 선언되어 있다. stream()은 순차적으로 데이터를 처리한다. (10개의 데이터가 있다면, 0~9번째 인덱스를 하나씩 처음부터 처리한다.)

 

- 중개 연산 : 생성된 스트림 객체를 사용하여 중개 연산 부분에서 처리한다. 하지만, 이 부분에서는 아무런 결과를 리턴하지 못한다. 그래서 중개 연산(intermediate operation)이라고 한다. 중개 연산은 반드시 있어야 하는 것은 아니다.

 

- 종단 연산 : 마지막으로 중개 연산에서 작업된 내용을 바탕으로 결과를 리턴해 준다. 그래서 이 부분을 종단 연산(terminal operation)이라고 한다. 

 

 

 

스트림에서는 많은 종류의 연산자가 있지만, 일반적으로 많이 사용하는 forEach(), map(), filter() 정도만 볼 예정이다. 이 세가지 주요 메서드들을 통해서 어떻게 활용하는지 익혀보자.

 

 

 

💡forEach()

forEach()는 종단 연산에 속한다. 

학생의 정보를 가지고 있는 StudentDTO클래스가 있다고 할 때, 해당 클래스에 각각 정보를 넣어주고, printStudentNames 메서드를 동해 학생의 이름을 출력하도록 했다. 자세한 설명은 주석을 참고하자.

 

package stream;

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

public class StudentForEachSample {

    public static void main(String[] args) {
        StudentForEachSample sample = new StudentForEachSample();
        List<StudentDTO> studentList = new ArrayList<>();
        studentList.add(new StudentDTO("요다", 43, 99, 10));
        studentList.add(new StudentDTO("만두", 30, 71, 85));
        studentList.add(new StudentDTO("찐빵", 32, 81, 75));
        sample.printStudentNames(studentList);
    }

    public void printStudentNames(List<StudentDTO> studentList) {
    
        //1) DTO List에서 forEach를 통해서 각각의 DTO를 뽑아내서, 변수에 담아서, 걔의 getName을 출력
        studentList.stream().forEach(student -> System.out.println(student.getName()));
         //2) DTO List를 List<String>의 형태로 바꿔서 forEach로 뽑는다.
         //여기서 map()은 "데이터를 특정 데이터로 변환" 하는 역할을 한다.
        studentList.stream().map(student -> student.getName()).forEach(name -> System.out.println(name));
       
    }
}

 

참고로 주석에서 2번의 map과 forEach의 출력 문장은 각각 다음과 같이 처리할 수도 있다.

 

map(StudentDTO::getName)
forEach(System.out::println)

 

처음보는 "더블 콜론(::)"이 나왔다. 이 역시 Java 8에서 추가된 것인데, 이 더블 콜론은 Method Reference라고 부른다. 즉, 메소드 참조를 의미한다.

 

여기에 대해서도 살펴보고 가도록 하자.

 

💡Method Reference

메소드 참조는 4가지 종류가 있다.

 

종류	예
static 메소드 참조	ContainingClass::staticMethodName
특정 객체의 인스턴스 메소드 참조	ContainingObject::instanceMethodName
특정 유형의 임의의 객체에 대한 인스턴스 메소드 참조	ContainingType::methodName
생성자 참조	ClassName::new

 

📌static 메소드 참조

 

package stream;

import java.util.stream.Stream;

public class MethodReferenceSample {
    public static void main(String[] args) {
        MethodReferenceSample sample = new MethodReferenceSample();
        String[] stringArray = {"요다", "만두", "찐빵"};
        sample.staticReference(stringArray);
    }
    private static void printResult(String value){
        System.out.println(value);
    }

    private void staticReference(String[] stringArray) {
        Stream.of(stringArray).forEach(MethodReferenceSample::printResult);
    }
}

 

staticReference() 메소드를 보면 forEach()내에서 MethodReferenceSample::printResult로 호출하는 것을 볼 수 있다. 이 예제에서는 String의 스트림이기 때문에 forEach() 문장 안에서는 String을 제공한다. 그래서 printResult() 메소드에서는 String 값을 매개 변수로 받기 때문에 이처럼 참조해서 사용할 수 있다.

 

 

📌특정 객체의 인스턴스 메소드 참고

 

인스턴스 참조는 System.out::println과 같이 System 클래스에 선언된 out 변수가 있고, 그 out변수에 있는 println() 메소드를 호출하는 것처럼 "변수에 선언된 메소드 호출"을 의미한다.

 

 

📌특정 유형의 임의의 객체에 대한 인스턴스 메소드 참조

 

private void objectReference(String[] stringArray) {
	Arrays.sort(stringArray, String::compareToIgnoreCase); //임의 객체 참조
	Arrays.asList(stringArray).stream().forEach(System.out::println); //인스턴스 메소드 참조
}

 

위의 첫번째 코드를 보면, String::compareToIgnoreCase라고 적혀 있는데, 위에서 본 것 처럼 static 참조처럼 사용한 것을 볼 수 있다. 그런데, compareToIgnoreCase() 메소드는 사실 이렇게 선언되어 있다.

 

public int compareToIgnoreCase(String str) {
	return CASE_INSENSITIVE_ORDER.compare(this, str);
}

 

다시 말해, static 메소드가 아니지만, 이와 같이 메소드 참조를 사용할 수도 있다.

 

 

📌생성자 참조

 

interface MakeString {
	String fromBytes(char[] chars);
}
private void createInstance() {
	MakeString makeString = String::new;
    char[] chars = {'G', 'o', 'd', 'O', 'f', 'J', 'a', 'v', 'a'};
    String madeString = makeString.fromBytes(chars);
    System.out.println(madeString);
}

 

위의 코드를 보면 MakeString makeString = String::new; 라는 부분이 보인다. 이렇게 사용이 가능한 이유는 String의 생성자 중에서 char[]을 매개 변수로 받는 생성자가 있기 때문이다.

 

물론 String을 이렇게 사용하는 분들은 별로 없겠지만, 필요에 따라서 여러 가지 생성자를 입맛대로 인터페이스로 만들어 높을 수 있다.

 

 

 

💡map()

map()은 중개 연산에 속한다. 

설명에 앞서 다음 코드를 보고, intList에 있는 내용들을 모두 3배수로 변환해서 출력하는 코드를 스트림을 이용해 작성해보자.

 

List<Integer> intList = Arrays.asList(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10);

 

정답

 

intList.stream().forEach(value -> System.out::println(value * 3));

 

📌그렇다면, 3배로 변환된 값들의 합을 구하려면 어떻게 하면 좋을까?

이런 경우, 스트림의 값 자체를 변환해 버리는 map()을 사용하면 된다.

 

intList.stream().map(x->x*3).forEach(System.out::println);

 

위의 코드를 분석해보면 이렇다.

 

 

map()으로 변환이 되는 순간 해당 스트림의 다음 구문에 있는 내용들이 바뀌어 버린다.

즉, 이렇게 사용하면 스트림에서 처리하는 값들을 중간에 변경할 수 있다. 이 map()은 숫자뿐만 아니라 객체도 변경이 가능하다. 

 

 

그럼 마지막으로 아래의 코드를 스트림을 이용해 이름만을 List로 뽑아 내는 코드를 작성해보자.

(힌트: 종단 연산에는 원하는 타입으로 리턴을 해주는 collect메서드를 이용한다. collect(Collectors.toList());

 

List<StudentDTO> studentList = new ArrayList<>();
studentList.add(new StudentDTO("요다", 43, 99, 10));
studentList.add(new StudentDTO("만두", 30, 71, 85));
studentList.add(new StudentDTO("찐빵", 32, 81, 75));

 

정답

 

List<String> nameList = studentList.stream()
	.map(student -> student.getName()).collect(Collectors.toList());

 

💡filter()

filter라는 단어는 무언가를 걸러낸다는 뜻으로 쓰인다. 프로그래밍에서도 동일하게 사용된다. 즉, 필요 없는 데이터나 웹 요청들을 걸러낼 때 사용한다.

 

package stream;

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

public class StudentFilterSample {

    public static void main(String[] args) {
        StudentFilterSample sample = new StudentFilterSample();
        List<StudentDTO> studentList = new ArrayList<>();
        studentList.add(new StudentDTO("요다", 43, 99, 10));
        studentList.add(new StudentDTO("만두", 30, 71, 85));
        studentList.add(new StudentDTO("찐빵", 32, 81, 75));
        sample.filterWithScoreForLoop(studentList, 80);
    }

    public void filterWithScoreForLoop(List<StudentDTO> studentList, int scoreCutLine) {
       for(StudentDTO student:studentList) {
       	if(student.getScore()>scoreCutLine) {
        	System.out.println(student.getName());
        }
       }
    }
}

 

위의 코드에서는 filterWithScoreForLoop를 통해 80점 이상의 점수를 갖는 사람만 이름을 출력하도록 했다. 해당 메소드를 스트림으로 구현해보면 이렇게 나온다.

 

studentList.stream()
	.filter(student -> student.getScoreMath() > scoreCutLine)
	.forEach(student -> System.out.println(student.getName()));

 

studentList를 스트림 처리 하고, 개별 학생의 점수가 scoreCutLine보다 큰 학생만 그 밑에 forEach() 구문으로 이동한다. 그래서 결과는 앞서 for 루프를 사용한 것과 같다.

 

즉, filter는 if문처럼 스트림 내에서 필요한 데이터를 걸러서 처리할 때 사용한다.

 

 

 

💡정리하며

실제로 현업에서 개발하면서, 람다표현식이나 스트림을 써본적은 없다보니(앞으로 생길지도 모르지만), 해당 글을 읽는데 당장 사용할 문법이 아니다보니, 무언가 와닿지않음(?)으로 인해 읽히지 않아 하루종일 고생했다.. 그래도 블로그에 정리를 하면, 좀 읽힐 것 같아서 이렇게 정리를 하며 공부를 해보았다. 하지만, 알고 있는 것과 모르고 있는것에 대한 차이는 크다고 생각한다. 또 책에서 적힌 내용 처럼 내가 익숙해지면 편할 수도 있고, 또 코드가 간결해지는 장점이 있을 것이다 :)

 

 

📗Reference

- 자바의 신