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개요

자바 8에서 등장한 Stream은 Functional Programming 기능을 사용하여 컬렉션의 데이터를 더 효과적으로 처리할 수 있다.

스트림은 '데이터의 흐름'을 추상화한 것이다. 컬렉션(Collection)의 요소를 하나씩 참조해 함수를 적용하거나, 원하는 조건에 맞는 요소를 선택하거나, 요소를 다른 값으로 변환하거나, 요소를 모두 합치는 등의 연산을 수행할 수 있다.

예를 들어 words.stream()은 **words**라는 컬렉션(Collection)을 스트림으로 변환한다. 그래서 이 스트림에서 다양한 연산을 수행할 수 있게 된다.

Stream API의 연산

1. 중간 연산(Intermediate Operations)

이 연산들은 스트림을 다른 스트림으로 변환한다. 이 연산들은 'lazy'하게 동작하는데, 이는 실제로 최종 연산이 호출되기 전까지는 실행되지 않는다는 것을 의미한다. 대표적인 중간 연산에는 filter(), map(), flatMap(), sorted() 등이 있다.

• filter : 주어진 조건을 충족하는 요소만 선택하는 데 사용

  List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
  List<Integer> evenNumbers = numbers.stream()
      .filter(n -> n % 2 == 0)
      .collect(Collectors.toList());
  // 결과: [2, 4]
  // filter 메소드는 짝수만 선택한다.
  

• map : 각 요소를 다른 요소로 변환하는 데 사용

  List<String> words = Arrays.asList("Java", "Stream", "Example");
  List<Integer> wordLengths = words.stream()
      .map(String::length)
      .collect(Collectors.toList());
  // 결과: [4, 6, 7]
  // map 메소드는 각 단어의 길이를 계산한다.
  

2. 최종 연산(Terminal Operations)

스트림 파이프라인을 닫는 역할을 한다. 이 연산이 호출되면 실제로 데이터가 처리되며, 결과가 반환되거나, 외부 객체가 연산 결과를 소비하게 된다. 최종 연산의 결과는 컬렉션, 객체, 숫자, void 등 여러 가지 형태가 될 수 있다. 대표적인 최종 연산에는 collect(), forEach(), reduce(), sum(), count(), anyMatch(), noneMatch(), findFirst(), findAny() 등이 있다.

• collect : 스트림의 요소를 다른 형태로 변환하고 모으는 역할을 한다. 보통 **Collectors**의 팩토리 메소드와 함께 사용된다.

  List<String> words = Arrays.asList("Apple", "Banana", "Cherry", "Date", "Elderberry");
  List<String> longWords = words.stream()
                               .filter(word -> word.length() > 5)
                               .collect(Collectors.toList());
  // ['Banana', 'Cherry', 'Elderberry']
  // collect는 길이가 5 이상인 단어들을 새로운 리스트인 longWords로 모은다.
  

• forEach: 스트림의 각 요소에 주어진 동작을 수행한다. 보통 사이드 이펙트(side effect)를 생성하기 위해 사용된다 (예: 출력).

  List<String> words = Arrays.asList("Apple", "Banana", "Cherry", "Date", "Elderberry");
  words.stream()
       .forEach(System.out::println);
  // words의 각 단어를 콘솔에 출력한다.
  

  위 코드에서는 메소드 참조가 사용되었다. 특정 메소드를 직접 참조하여 함수형 인터페이스의 인스턴스를 생성하는 방법이다. 메소드 참조는 :: 기호를 사용한다.

  따라서 words.stream().forEach(System.out::println); 코드는 words 컬렉션의 각 요소에 대해 System.out.println 메소드를 적용하여 콘솔에 출력한다는 의미이다.

• reduce: 스트림의 요소를 조합하여 단일 결과를 생성한다. **reduce**는 이항 연산자(binary operator)를 인수로 받는다.

  List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
  int sum = numbers.stream()
                   .reduce(0, (a, b) -> a + b);
  // 0은 초기값이다. 스트림이 비어있다면 이 결과가 반환된다.
  // (a, b) -> a + b는 이항 연산자로, 스트림의 현재 요소(b)와 이전까지의
  // 연산 결과(a)를 이용하여 새로운 결과를 생성한다.
  // reduce는 모든 숫자를 더하여 합계를 계산한다.
  

  <aside> 💡 위의 코드를 실행하면 다음과 같은 과정을 거치게 된다.

  1. 초기값 0과 스트림의 첫 번째 요소 1을 더함: 0 + 1 = 1
  2. 이전 단계의 결과 1과 스트림의 두 번째 요소 2를 더함: 1 + 2 = 3
  3. 이전 단계의 결과 3과 스트림의 세 번째 요소 3을 더함: 3 + 3 = 6
  4. 이전 단계의 결과 6과 스트림의 네 번째 요소 4를 더함: 6 + 4 = 10
  5. 이전 단계의 결과 10과 스트림의 다섯 번째 요소 5를 더함: 10 + 5 = 15
  6. 모든 요소를 처리했으므로, 최종 결과인 15를 반환.

  이런 식으로 reduce 메소드는 스트림의 모든 요소를 하나의 결과값으로 '축소(reduce)'하는 역할을 한다.

  </aside>

• sum, count, min, max, average 등: 이들은 특수한 형태의 reduce 연산으로, 스트림의 요소를 숫자로 처리하는 데 사용된다.

  List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
  long count = numbers.stream()
                      .count();
  // 5 스트림의 데이터 개수를 세어 반환한다.
  
  OptionalInt min = numbers.stream()
                           .mapToInt(Integer::intValue)
                           .min();
  // OptionalInt[1]
  

  위의 코드에서 min() 메소드는 스트림의 요소 중 가장 작은 값을 찾는다. 그런데 만약 스트림이 비어있다면 '가장 작은 값'이라는 개념이 존재하지 않게 되는 문제가 생긴다. 이런 경우를 대비해서 min() 메소드는 **OptionalInt**를 반환하게 된다. **OptionalInt**는 값이 있을 수도 있고, 없을 수도 있음을 나타낸다.

  **OptionalInt**에는 값이 존재하는지 확인하는 isPresent(), 값이 존재할 경우 그 값을 가져오는 getAsInt(), 값이 없을 경우 기본값을 반환하는 orElse() 등의 메소드가 있다.

  OptionalInt min = numbers.stream()
                           .mapToInt(Integer::intValue)
                           .min();
  if (min.isPresent()) {
      System.out.println("Min: " + min.getAsInt());
  } else {
      System.out.println("No min value");
  }
  

• match : 스트림의 모든 요소가 주어진 조건을 만족하는지 또는 어떤 요소가 조건을 만족하는지 검사한다. anyMatch, allMatch, noneMatch 등이 있다.

  List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
  boolean allEven = numbers.stream().allMatch(n -> n % 2 == 0);
  boolean anyEven = numbers.stream().anyMatch(n -> n % 2 == 0);
  // allEven 결과: false
  // anyEven 결과: true
  // allMatch는 모든 요소가 짝수인지 검사하고, anyMatch는 어떤 요소라도 짝수인지 검사한다.
  
  List<String> words = Arrays.asList("Apple", "Banana", "Cherry", "Date", "Elderberry");
  boolean hasShortWord = words.stream()
                              .anyMatch(word -> word.length() <= 4);
  // true
  

• find : 조건을 만족하는 첫 번째 요소를 찾는다.

  List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
  Optional<Integer> firstEven = numbers.stream()
      .filter(n -> n % 2 == 0)
      .findFirst();
  // 결과: Optional[2]
  // findFirst 메소드는 첫 번째 짝수를 찾는다.
  

• sorted : 스트림의 요소를 정렬한다. findFirst, findAny 등이 있다.

  List<Integer> numbers = Arrays.asList(5, 3, 2, 1, 4);
  List<Integer> sortedNumbers = numbers.stream()
      .sorted()
      .collect(Collectors.toList());
  // 결과: [1, 2, 3, 4, 5]
  
  List<String> words = Arrays.asList("Apple", "Banana", "Cherry", "Date", "Elderberry");
  Optional<String> firstWord = words.stream()
                                    .filter(word -> word.startsWith("B"))
                                    .findFirst();
  // 결과: Optional['Banana']
  

Stream API의 특징