CHAP06 스트림으로 데이터 수집 - Modern-Java-in-Action/Online-Study GitHub Wiki
- Collectors 클래스로 컬렉션을 만들고 사용하기
- 하나의 값으로 데이터 스트림 리듀스하기
- 특별한 리듀싱 요약 연산
- 데이터 그룹화와 분할
- 자신만의 커스텀 컬렉터 개발
-
스트림의 연산은 중간 연산과 최종 연산으로 구성
- 중간 연산 : 한 스트림을 다른 스트림으로 변환하는 연산. 여러 연산을 연결 가능. 스트림 파이프라인을 구성하며 스트림의 요소를 소비하지 않음
- filter, map
- 최종 연산 : 스트림의 요소를 소비해서 최종 결과를 도출(예 : 스트림의 가장 큰 값 반환)
- count, findFirst, forEach, reduce
- 중간 연산 : 한 스트림을 다른 스트림으로 변환하는 연산. 여러 연산을 연결 가능. 스트림 파이프라인을 구성하며 스트림의 요소를 소비하지 않음
- 함수형 프로그래밍에서는 무엇을 원하는지 직접 명시할 수 있어서 어떤 방법으로 이를 얻을지는 신경 쓸 필요가 없다
- toList : 각 요소를 List로 만들어라
- groupingBy : 각 key와 key에 대응하는 요소 List를 값으로 포함하는 Map으로 만들어라
- 명령형 코드에서는 다중 루프와 조건문을 사용해야함 -> 가독성과 유지보수성이 떨어짐
- 함수형 API의 장점 : 높은 수준의 조합성과 재사용성
- collect로 결과를 수집하는 과정이 간단하면서도 유연한 방식으로 정의할 수 있다는 강점
- 스트림에 collect를 호출하면 스트림의 요소에 컬렉터로 파라미터화된 리듀싱 연산이 수행
- Collectors 클래스에서 제공하는 팩터리 메서드 - groupingBy 등
- Collectors에서 제공하는 메서드의 기능
- 스트림 요소를 하나의 값으로 리듀스하고 요약
- 요소 그룹화
- 요소 분할(프레디케이트를 그룹화 함수로 사용)
- 컬렉터로 스트림의 항목을 컬렉션으로 재구성 할 수 있다
- counting() : 메뉴에서 요리 수를 계산
long howManyDishes = menu.stream().collect(Collectors.counting());
long howManyDishes2 = menu.stream().count();
- Collectors.maxBy, Collectors.minBy
Comparator<Dish> dishCaloriesComparator = Comparator.comparingInt(Dish::getCalories);
Optional<Dish> mostCalorieDish = menu.stream().collect(maxBy(dishCaloriesComparator));
- Optional<Dish> : menu가 비어있는 경우를 대비한 메서드(11장)
- 스트림의 최댓값과 최솟값을 계산하거나 합계나 평균을 반환하는 연산을 요약 연산이라 부른다
- summingInt, summingLong, summingDouble, averagingInt, averagingLong, averagingDouble 등
- joining : 내부적으로 StringBuilder를 이용해서 문자열을 하나로 만든다
- 대상 클래스가 toString 메서드를 포함하고 있는 경우 map으로 이름을 추출 하는 과정 생략 가능
- 요소 사이의 구분 문자열을 넣을 수 있도록 오버로드된 joining 팩터리 메서드도 존재
- collect 대신 reducing 팩토리 메서드로도 정의 가능
// 메뉴의 모든 칼로리 합계 계산
int totalCalories = menu.stream().collect(reducing(0, Dish::getCalories, (i, j) -> i + j));
- reducing 메서드의 인수
- 첫 번째 : 리듀싱 연산의 시작값 또는 인수가 없는 경우 반환값
- 두 번째 : 변환 함수
- 세 번째 : 같은 종류의 두 항목을 하나의 값으로 더하는 BinaryOperator
// 메뉴에서 가장 칼로리가 높은 요리를 찾음
Optional<Dish> mostCaloriesDish = menu.stream().collect(reducing(d1, d2) -> d1.getCalories() > d2.getCalories() ? d1 : d2));
- 한 개의 인수를 갖는 reducing 컬렉터는 시작값이 없으므로 빈 스트림이 넘겨졌을 때 시작값이 설정되지 않음 -> Optional<Dish> 사용
- collect 메서드는 도출하려는 결과를 누적하는 컨테이너를 바꾸도록 설계된 메서드
- reduce 메서드는 두 값을 하나로 도출하는 불변형 연산
- 가변 컨테이너 관련 작업이면서 병렬성 확보 -> collect로 리듀싱 연산을 구현하는 것이 바람직
- 람다표현식 대신 Integer 클래스의 sum 메서드 참조를 이용하기
- 스트림을 IntStream으로 매핑한 다음 sum 메서드를 호출하는 방법으로도 얻을 수 있다
- 팩토리메서드
Collectors.groupbingBy를 이용해서 쉽게 메뉴를 그룹화 할 수 있다
Map<Dish.Type, List<Dish>> dishesByType = menu.stream().collect(groupingBy(Dish::getType));
- type을 기준으로 스트림이 그룹화 -> 분류 함수
- 더 복잡한 분류 기준이 필요하면 메서드 참조 대신 람다 표현식으로 구현
Map<CaloricLevel, List<Dish>> dishesByCaloricLevel
= menu.stream().collect(groupingBy(dish -> {
if(dish.getCalories() <= 400) return CaloricLevel.DIET;
else if(dish.getCalories() <= 700) return CaloricLevel.NORMAL;
else return CaloricLevel.FAT;
}));
- 그룹화 된 요소를 조작하는 연산 사용가능
- 예) 500 칼로리가 넘는 요리만 필터링 -> filter 사용
- 그러나 조건에 만족하지 않는 그룹은 사라짐 -> filtering 사용(자바9)
- 그룹화 된 요소를 맵핑 함수를 이용해 요소 변환 가능
- 예) 그룹의 각 요리를 관련 이름 목록으로 변환 -> mapping 사용
- 두 인수를 받는 팩토리 메서드 Collectors.groupingBy를 이용해서 항목을 다수준으로 그룹화 가능
- groupingBy의 두번째 인수의 컬렉터 형식에는 제한이 없음
- 예) counting 컬렉터를 전달해서 요리의 수를 종류별로 계산
- 분류 함수 한 개의 인수를 갖는
groupingBy(f)는 사실groupingBy(f, toList())의 축약형- groupingBy는 스트림의 첫 번째 요소를 찾은 이후에 그룹화 맵에 값을 추가하므로 Optional 래퍼를 사용할 필요 없음
- 컬렉터 결과를 다른 형식에 적용하기
- Collectors.collectingAndThen
- 적용할 컬렉터와 변환 함수를 인수로 받아 다른 컬렉터를 반환.
- 리뉴싱 컬렉터는 Optional.empty()를 반환하지 않으므로 값을 반환함
- Collectors.collectingAndThen
- groupingBy와 함께 사용하는 다른 컬렉터 예제
- mapping
- toSet : 집합으로 스트림의 요소 누적(중복 값 저장X)
- toCollection : 원하는 방식으로 결과 제어 가능(HashSet::new 추가)
- 분할 : 분할 함수라 불리는 프레디케이트를 분류 함수로 사용하는 특수한 그룹화 기능
- key 형식은 Boolean으로 그룹화 맵은 최대 참 아니면 거짓의 값을 갖는 두 개의 그룹으로 분류됨
- 예) 채식 요리와 채식이 아닌 요리
- 분할 함수가 반환하는 참, 거짓 두 가지 요소의 스트림 리스트를 모두 유지하고 있음
- 컬렉터를 두 번째 인수로 전달 가능
- 내부적으로 partitioningBy는 특수한 맵과 두 개의 필드로 구현되어 있음
-
예제 - 정수 n을 인수로 받아서 2에서 n까지의 자연수를 소수와 비소수로 나누는 프로그램
- 주어진 수가 소수인지 아닌지 판단하는 프레디케이트를 구현한 뒤(isPrime)
- isPrime 메서드를 프레디케이트로 이용하고 partitioningBy 컬렉터로 리듀스 해서 분류
- p.223~224 표6-1 Collectors 클래스의 정적 팩토리 메서드 참고하기
- Collector 인터페이스는 리듀싱 연산을 어떻게 구현할지 제공하는 메서드 집합으로 구성
public interface Collector<T, A, R> {
Supplier<A> supplier();
BiConsumer<A, T> accumulator();
Function<A, R> finisher();
BinaryOperator<A> combiner();
Set<Characteristics> characteristics();
}
- T : 수집될 스트림 항목의 제네릭 형식
- A : 누적자, 수집 과정에서 중간 결과를 누적하는 객체의 형식
- R : 수집 연산 결과 객체의 형식(대부분 컬렉션 형식)
- Stream<T>의 모든 요소를 List<T>로 수집하는 ToListCollector<T>
public class ToListCollector<T> implements Collector<T, List<T>, List<T>
- 빈 결과로 이루어진 Supplier를 반환. 수집 과정에서 빈 누적자 인스턴스를 만드는 파라미터가 없는 함수.
public Supplier<List<T>> supplier() {
return () -> new ArrayList<T>();
}
- 생성자 참조를 전달하는 방법도 있다
public Supplier<List<T>> supplier() {
return ArrayList::new;
}
- 리듀싱 연산을 수행하는 함수를 반환
public BiConsumer<List<T>, T> accumulator() {
return (list, item) -> list.add(item);
}
- 메서드 참조 사용
public BiConsumer<List<T>, T> accumulator() {
return List::add;
}
- 스트림 탐색을 끝내고 누적자 객체를 최종 결과로 반환하면서 누적 과정을 끝낼 때 호출할 함수를 반환
- 누적자 객체가 이미 최종 결과인 상황에는 항등 함수를 반환
public Function<List<T>, List<T>> finisher() {
return Function.identity();
}
- 스트림의 서로 다른 서브파트를 병렬로 처리할 때 누적자가 결과를 어떻게 처리할지 정의
- toList의 combiner는 두번째 서브파트에서 수집한 항목 리스트를 첫번째 서브파트 결과 리스트의 뒤에 추가하는 방법으로 구현
public BinaryOperator<List<T>> combiner() {
return (list1, list2) -> { list1.addAll(list2); return list1; };
}
- 컬렉터의 연산을 정의하는 Characteristics 형식의 불변 집합을 반환
- 스트림을 병렬로 리듀스할 것인지, 한다면 어떤 최적화를 선택해야 할지 힌트를 제공
- UNORDERED
- CONCURRENT
- IDENTITY_FINISH
- collect는 스트림의 요소를 요약 결과로 누적하는 다양한 방법(컬렉터라 불리는)을 인수로 갖는 최종 연산이다
- 스트림의 요소를 하나의 값으로 리듀스하고 요약하는 컬렉터뿐 아니라 최솟값, 최댓값, 평균값을 계산하는 컬렉터 등이 미리 정의되어 있다
- 미리 정의된 컬렉터인 groupingBy로 스트림의 요소를 그룹화하거나, partitioningBy로 스트림의 요소를 분할할 수 있다
- 컬렉터는 다수준의 그룹화, 분할, 리듀싱 연산에 적합하게 설계되어 있다
- Collector 인터페이스에 정의된 메서드를 구현해서 커스텀 컬렉터를 개발할 수 있다