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Java 다른 주제

Java 8 Stream

Java 8 새 기능

Java 8 API는 새로운 추상화인 스트림(Stream)을 추가하여 데이터를 선언적인 방식으로 처리할 수 있게 합니다.

Stream은 SQL 문장으로 데이터베이스에서 데이터를 쿼리하는 것과 유사한 직관적인 방식으로 Java 컬렉션 연산과 표현에 고차원 추상을 제공합니다.

Stream API는 Java 개발자의 생산성을 크게 향상시키고, 개발자가 효율적이고 깔끔하며 간결한 코드를 작성할 수 있게 합니다.

이 스타일은 처리할 요소 집합을 흐름으로 여겨, 흐름이 파이프에서 전송되고 파이프의 노드에서 처리될 수 있습니다. 예를 들어, 필터링, 정렬, 집계 등.

요소 스트림은 파이프라인에서 중간 연산(intermediate operation)을 거쳐 처리되고, 최종 연산(terminal operation)에서 이전 처리 결과를 얻습니다.

+--------------------+       +------+   +------+   +---+   +-------+
| stream of elements +-----> |filter|+-> |sorted|+-> |map|+-> |collect|
+--------------------+       +------+   +------+   +---+   +-------+

위의 프로세스를 Java 코드로 변환하면 다음과 같습니다:

List<Integer> transactionsIds = 
widgets.stream()
             .filter(b -> b.getColor() == RED)
             .sorted((x,y) -> x.getWeight() - y.getWeight())
             .mapToInt(Widget::getWeight)
             .sum();

Stream이란 무엇인가요?

Stream(스트림)은 데이터 원천에서 요소 큐를 가져와 집계 연산을 지원합니다

  • 요소 큐 요소는 특정 타입의 객체로 구성된 큐입니다. Java의 Stream은 요소를 저장하지 않으며, 필요에 따라 계산합니다.

  • 데이터 원천 스트림의 원천. 셋, 배열, I/O channel, 제너레이터(generator) 등.

  • 집계 연산 SQL 문장과 유사한 연산, 예를 들어 filter, map, reduce, find, match, sorted 등.

이전의 Collection 연산과 달리, Stream 연산에는 두 가지 기본 특징이 있습니다:

  • Pipelining: 중간 연산은 항상 스트림 객체를 반환합니다. 이를 통해 여러 연산을 연속으로 연결하여 파이프라인(styl)을 형성할 수 있습니다. 이렇게 하면 연산을 최적화할 수 있습니다. 예를 들어, 지연 실행(laziness)과 단쪽 실행(short-circuiting)을 통해 이루어졌습니다.

  • 내부 반복: 이전에는 셋 탐색은 Iterator나 For-Each 방식으로, 명시적으로 셋 외부에서 반복하는 것을 외부 반복이라고 합니다. Stream은 내부 반복 방식을 제공하며, 방문자 패턴(Visitor)을 통해 구현됩니다.

스트림 생성

Java에서 8 중에서, 셋 인터페이스는 스트림을 생성하기 위한 두 가지 메서드를 가지고 있습니다:

  • stream() − 셋을 일반 스트림으로 생성합니다.

  • parallelStream()  − 셋을 병行 스트림으로 생성합니다.

List<String> strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");
List<String> filtered = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.toList());

forEach

Stream는 스트림 내의 각 데이터를 반복하는 새로운 메서드 'forEach'을 제공합니다. 다음 코드 스니펫은 forEach를 사용하여 출력합니다.10个随机数:

Random random = new Random();
random.ints().limit(10).forEach(System.out::println);

map

map 方法用于映射每个元素到对应的结果,以下代码片段使用 map 输出了元素对应的平方数:

List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5);
// 获取对应的平方数
List<Integer> squaresList = numbers.stream().map( i -> i*i).distinct().collect(Collectors.toList()));

filter

filter 方法用于通过设置的条件过滤出元素。以下代码片段使用 filter 方法过滤出空字符串:

List<String>strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");
// 获取空字符串的数量
long count = strings.stream().filter(string -> string.isEmpty()).count();

limit

limit 方法用于获取指定数量的流。 以下代码片段使用 limit 方法打印出 10 条数据:

Random random = new Random();
random.ints().limit(10).forEach(System.out::println);

sorted

sorted 方法用于对流进行排序。以下代码片段使用 sorted 方法对输出的 10 个随机数进行排序:

Random random = new Random();
random.ints().limit(10).sorted().forEach(System.out::println);

并行(parallel)程序

parallelStream 是流并行处理程序的代替方法。以下示例我们使用 parallelStream 来输出空字符串的数量:

List<String> strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");
// 获取空字符串的数量
long count = strings.parallelStream().filter(string -> string.isEmpty()).count();

我们可以很容易的在顺序运行和并行直接切换。

Collectors

Collectors 类实现了很多归约操作,例如将流转换成集合和聚合元素。Collectors 可用于返回列表或字符串:

List<String>strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");
List<String> filtered = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.toList());
 
System.out.println("筛选列表: " + filtered);
String mergedString = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.joining(", "));
System.out.println("합성 문자열: " + mergedString);

통계

또한, 통계 결과를 생성하는 수집기도 매우 유용합니다. 이들은 주로 int, double, long 등의 기본 타입에 사용되며, 아래와 같은 통계 결과를 생성할 수 있습니다.

List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5);
 
IntSummaryStatistics stats = numbers.stream().mapToInt((x) -> x).summaryStatistics();
 
System.out.println("리스트에서 가장 큰 수: "); + stats.getMax());
System.out.println("리스트에서 가장 작은 수: "); + stats.getMin());
System.out.println("모든 수의 합: "); + stats.getSum());
System.out.println("평균 수: "); + stats.getAverage());

Stream 완전 예제

다음 코드를 Java에 넣으세요8Tester.java 파일에서:

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.IntSummaryStatistics;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.Map;
 
public class Java8Tester {
   public static void main(String args[]){
      System.out.println("Java 사용하여 " 7: ");
        
      // 비어 있는 문자열 계산하기
      List<String> strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");
      System.out.println("리스트: " +strings);
      long count = getCountEmptyStringUsingJava7(strings);
        
      System.out.println("비어 있는 문자열 수: ") + count);
      count = getCountLength2UsingJava7(strings);
        
      System.out.println("문자열 길이가 " 3 의 개수가: " + count);
        
      // 비어 있는 문자열을 제거하기
      List<String> filtered = deleteEmptyStringsUsingJava7(strings);
      System.out.println("필터링된 목록: " + filtered);
        
      // 비어 있는 문자열을 제거하고 컴마를 사용하여 합치기
      String mergedString = getMergedStringUsingJava7(strings,", ");
      System.out.println("합성 문자열: " + mergedString);
      List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5);
        
      // 목록 요소의 정방수를 가져오기
      List<Integer> squaresList = getSquares(numbers);
      System.out.println("정방수 목록: ") + squaresList);
      List<Integer> integers = Arrays.asList(1,2,13,4,15,6,17,8,19);
        
      System.out.println("리스트: " +integers);
      System.out.println("리스트에서 가장 큰 수: "); + getMax(integers));
      System.out.println("리스트에서 가장 작은 수: "); + getMin(integers));
      System.out.println("모든 수의 합: "); + getSum(integers));
      System.out.println("평균 수: "); + getAverage(integers));
      System.out.println("임의의 수: ");
        
      // 출력10개의 랜덤 수
      Random random = new Random();
        
      for(int i=0; i < 10; i++{
         System.out.println(random.nextInt());
      }
        
      System.out.println("Java 사용하여 " 8: ");
      System.out.println("리스트: " +strings);
        
      count = strings.stream().filter(string-!string.isEmpty()).count();
      System.out.println("비어있는 문자열의 개수가: " + count);
        
      count = strings.stream().filter(string -> string.length() == 3).count();
      System.out.println("문자열 길이가 " 3 의 개수가: " + count);
        
      filtered = strings.stream().filter(string -!string.isEmpty()).collect(Collectors.toList()));
      System.out.println("필터링된 목록: " + filtered);
        
      mergedString = strings.stream().filter(string -!string.isEmpty()).collect(Collectors.joining(", ")));
      System.out.println("합성 문자열: " + mergedString);
        
      squaresList = numbers.stream().map(i ->i*i).distinct().collect(Collectors.toList()));
      System.out.println("제곱수 목록: " + squaresList);
      System.out.println("리스트: " +integers);
        
      IntSummaryStatistics stats = integers.stream().mapToInt((x) ->x).summaryStatistics();
        
      System.out.println("리스트에서 가장 큰 수: "); + stats.getMax());
      System.out.println("리스트에서 가장 작은 수: "); + stats.getMin());
      System.out.println("모든 수의 합: "); + stats.getSum());
      System.out.println("평균 수: "); + stats.getAverage());
      System.out.println("임의의 수: ");
        
      random.ints().limit(10).sorted().forEach(System.out::println);
        
      // 병행 처리
      count = strings.parallelStream().filter(string -> string.isEmpty()).count();
      System.out.println("공백 문자열의 개수는: "); + count);
   }
    
   private static int getCountEmptyStringUsingJava7(List<String> strings) {
      int count = 0;
        
      for(String string : strings) {
        
         if(string.isEmpty()) {
            count++;
         }
      }
      return count;
   }
    
   private static int getCountLength2UsingJava7(List<String> strings) {
      int count = 0;
        
      for(String string : strings) {
        
         if(string.length() == 3{
            count++;
         }
      }
      return count;
   }
    
   private static List<String> deleteEmptyStringsUsingJava7(List<String> strings) {
      List<String> filteredList = new ArrayList<String>();
        
      for(String string : strings) {
        
         if(!string.isEmpty()){
             filteredList.add(string);
         }
      }
      return filteredList;
   }
    
   private static String getMergedStringUsingJava7(List<String> strings, String separator) {
      StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
        
      for(String string : strings) {
        
         if(!string.isEmpty()){
            stringBuilder.append(string);
            stringBuilder.append(separator);
         }
      }
      String mergedString = stringBuilder.toString();
      return mergedString.substring(0, mergedString.length());-2);
   }
    
   private static List<Integer> getSquares(List<Integer> numbers){
      List<Integer> squaresList = new ArrayList<Integer>();
        
      for(Integer number: numbers){
         Integer square = new Integer(number.intValue(); * number.intValue());
            
         if(!squaresList.contains(square)){
            squaresList.add(square);
         }
      }
      return squaresList;
   }
    
   private static int getMax(List<Integer> numbers){
      int max = numbers.get(0);
        
      for(int i=1;i < numbers.size();i++{
        
         Integer number = numbers.get(i);
            
         if(number.intValue() > max){
            max = number.intValue();
         }
      }
      return max;
   }
    
   private static int getMin(List<Integer> numbers){
      int min = numbers.get(0);
        
      for(int i=1;i < numbers.size();i++{
         Integer number = numbers.get(i);
        
         if(number.intValue() < min){
            min = number.intValue();
         }
      }
      return min;
   }
    
   private static int getSum(List numbers){
      int sum = (int)(numbers.get(0));
        
      for(int i=1;i < numbers.size();i++{
         sum +(int)numbers.get(i);
      }
      return sum;
   }
    
   private static int getAverage(List<Integer> numbers){
      return getSum(numbers) / numbers.size();
   }
}

위 스크립트를 실행하면, 출력 결과는 다음과 같습니다:

$ javac Java8Tester.java 
$ java Java8Tester
Java를 사용하여 7: 
리스트: [abc, , bc, efg, abcd, , jkl]
공백 문자의 개수는: 2
문자열 길이는 3 의 개수는: 3
필터링된 리스트: [abc, bc, efg, abcd, jkl]
문자열을 병합: abc, bc, efg, abcd, jkl
제곱수 리스트: [9, 4, 49, 25]
리스트: [1, 2, 13, 4, 15, 6, 17, 8, 19]
리스트에서 가장 큰 수 : 19
리스트에서 가장 작은 수 : 1
모든 수의 합 : 85
평균 수 : 9
임의 수: 
-393170844
-963842252
447036679
-1043163142
-881079698
221586850
-1101570113
576190039
-1045184578
1647841045
Java를 사용하여 8: 
리스트: [abc, , bc, efg, abcd, , jkl]
공백 문자열의 개수는: 2
문자열 길이는 3 의 개수는: 3
필터링된 리스트: [abc, bc, efg, abcd, jkl]
문자열을 병합: abc, bc, efg, abcd, jkl
제곱수 리스트: [9, 4, 49, 25]
리스트: [1, 2, 13, 4, 15, 6, 17, 8, 19]
리스트에서 가장 큰 수 : 19
리스트에서 가장 작은 수 : 1
모든 수의 합 : 85
평균 수 : 9.444444444444445
임의 수: 
-1743813696
-1301974944
-1299484995
-779981186
136544902
555792023
1243315896
1264920849
1472077135
1706423674
공백 문자열의 개수는: 2

Java 8 새 기능