[stream] 스트림총정리2

Java 스트림 Stream (2) 고급

🗓 2018/08/26 ⏰ 소요시간 27 분

이전 포스트에 이어서 Java 8의 스트림(Stream)을 살펴봅니다. 자바 8 스트림은 총 두 개의 포스트로, 기본적인 내용을 총정리하는 이전 포스트와 좀 더 고급 내용을 다루는 이번 포스트로 나뉘어져 있습니다.

• Java 스트림 Stream (1) 총정리
• Java 스트림 Stream (2) 고급

살펴볼 내용

이번 포스트에서 다루는 내용은 다음과 같습니다. 이번 내용이 어렵다면 이전 포스트를 참고하시는 것도 좋습니다.

• 동작 순서
• 성능 향상
• 스트림 재사용
• 지연 처리(Lazy Invocation)
• Null-safe 스트림 생성하기
• 줄여쓰기(Simplified)

동작 순서

다음 스트림에서는 최종 작업인 findFirst 메소드를 호출합니다. 과연 출력 결과는 어떨까요?

요소는 3개인데 결과는 다음처럼 filter 두 번, map 이 한 번 출력됩니다.

여기서 스트림이 동작하는 순서를 알아낼 수 있습니다. 모든 요소가 첫 번째 중간 연산을 수행하고 남은 결과가 다음 연산으로 넘어가는 것이 아니라, 한 요소가 모든 파이프라인을 거쳐서 결과를 만들어내고, 다음 요소로 넘어가는 순입니다.

좀 더 자세히 살펴보면,

• 처음 요소인 “Eric” 은 “a” 문자열을 가지고 있지 않기 때문에 다음 요소로 넘어갑니다. 이 때 “filter() was called.” 가 한 번 출력됩니다.
• 다음 요소인 “Elena” 에서 "filter() was called."가 한 번 더 출력됩니다. "Elena"는 "a"를 가지고 있기 때문에 다음 연산으로 넘어갈 수 있습니다.
• 다음 연산인 map 에서 toUpperCase 메소드가 호출됩니다. 이 때 "map() was called"가 출력됩니다.
• 마지막 연산인 findFirst 는 첫 번째 요소만을 반환하는 연산입니다. 따라서 최종 결과는 “ELENA” 이고 다음 연산은 수행할 필요가 없어 종료됩니다.

위와 같은 과정을 통해서 수행됩니다.

성능 향상

위에서 살펴봤듯이 스트림은 한 요소씩 수직적으로(vertically) 실행됩니다. 여기에 스트림의 성능을 개선할 수 있는 힌트가 숨어있습니다. 다음 예제를 살펴보시죠.

첫 번째 요소 "Eric"은 먼저 문자열을 잘라내고, 다음 skip 메소드 때문에 스킵됩니다. 다음 요소인 "Elena"도 마찬가지로 문자열을 잘라낸 후 스킵됩니다. 마지막 요소인 “Java” 만 문자열을 잘라내어 “Jav” 가 된 후 스킵되지 않고 결과에 포함됩니다. 여기서 map 메소드는 총 3번 호출됩니다.

여기서 메소드 순서를 바꾸면 어떨까요? skip 메소드가 먼저 실행되도록 해봅시다.

그 결과 스킵을 먼저 하기 때문에 map 메소드는 한 번 밖에 호출되지 않습니다. 이렇게 요소의 범위를 줄이는 작업을 먼저 실행하는 것이 불필요한 연산을 막을 수 있어 성능을 향상시킬 수 있습니다. 이런 메소드로는 skip, filter, distinct 등이 있습니다.

스트림 재사용

종료 작업을 하지 않는 한 하나의 인스턴스로서 계속해서 사용이 가능합니다. 하지만 종료 작업을 하는 순간 스트림이 닫히기 때문에 재사용은 할 수 없습니다. 스트림은 저장된 데이터를 꺼내서 처리하는 용도이지 데이터를 저장하려는 목적으로 설계되지 않았기 때문입니다.

위 예제에서 findFirst 메소드를 실행하면서 스트림이 닫히기 때문에 findAny 하는 순간 런타임 예외(runtime exception)이 발생합니다. 컴파일러가 캐치할 수 없기 때문에 Stream 이 닫힌 후에 사용되지 않는지 주의해야 합니다.

위 코드는 아래 코드처럼 바꿀 수 있습니다. 데이터를 List 에 저장하고 필요할 때마다 스트림을 생성해 사용합니다.

지연 처리 Lazy Invocation

스트림에서 최종 결과는 최종 작업이 이루어질 때 계산됩니다. 호출 횟수를 카운트하는 예제입니다.

다음 예제에서 리스트의 요소가 3개이기 때문에 총 세 번 호출되어 결과가 3이 출력될 것으로 예상됩니다. 하지만 출력값은 0입니다.

왜냐하면 최종 작업이 실행되지 않아서 실제로 스트림의 연산이 실행되지 않았기 때문입니다. 다음 예제처럼 최종 작업인 collect 메소드를 호출한 결과 3이 출력됩니다.

Null-safe 스트림 생성하기

NullPointerException 은 개발 시 흔히 발생하는 예외입니다. Optional 을 이용해서 null에 안전한(Null-safe) 스트림을 생성해보겠습니다.

위 코드는 인자로 받은 컬렉션 객체를 이용해 옵셔널 객체를 만들고 스트림을 생성후 리턴하는 메소드입니다. 그리고 만약 컬렉션이 비어있는 경우라면 빈 스트림을 리턴하도록 합니다.

제네릭을 이용해 어떤 타입이든 받을 수 있습니다.

이제 null 로 테스트를 해보겠습니다. 다음과 같이 리스트에 null 이 있다면 NPE 가 날 수 밖에 없는 상황입니다. 외부에서 인자로 받은 리스트로 작업을 하는 경우에 일어날 수 있는 상황입니다.

하지만 우리가 만든 메소드를 이용하면 NPE 가 발생하는 대신 빈 스트림으로 작업을 마칠 수 있습니다.

줄여쓰기 Simplified

스트림 사용 시 다음과 같은 경우에 같은 내용을 좀 더 간결하게 줄여쓸 수 있습니다. IntelliJ 를 사용하면 다음과 같은 경우에 줄여쓸 것을 제안해줍니다. 그 중에서 많이 사용되는 것만 추렸습니다.

하지만 주의점이 있습니다. 특정 케이스에서 조금 다르게 동작할 수 있습니다.

예를 들면 다음의 경우 stream 을 생략할 수 있지만,

다음 경우에서는 동기화(synchronized)는 차이가 있습니다.

다른 예제는 다음과 같이 collect 를 생략하고 바로 max 메소드를 호출하는 경우입니다.

하지만 스트림이 비어서 값을 계산할 수 없을 때의 동작은 다릅니다. 전자는 Optional 객체를 리턴하지만, 후자는 NullPointerExcpetion 이 발생할 가능성이 있습니다.