[Java] 스트림 파이프라인

대량의 데이터를 가공해서 축소하는 것을 일반적으로 리덕션(Reduction)이라고 하는데, 데이터의 합계, 평균값, 카운팅, 최대값, 최소값 등이 대표적인 리덕션의 결과물이라고 볼 수 있다. 그러나 컬렉션의 요소를 리덕션의 결과물로 바로 집계할 수 없을 경우에는 집계하기 좋도록 필터링, 매핑, 정렬, 그룹핑 등의 중간 처리가 필요하다.

 

중간 처리와 최종 처리

스트림은 데이터의 필터링, 매핑, 정렬, 그룹핑 등의 중간 처리와 합계, 평균, 카운팅, 최대값, 최소값 등의 최종 처리를 파이프라인(pipelines)으로 해결한다. 파이프라인은 여러 개의 스트림이 연결되어 있는 구조를 말한다. 파이프라인에서 최종 처리를 제외하고는 모두 중간 처리 스트림이다.

 

중간 스트림이 생성될 때 요소들이 바로 중간 처리(필터링, 매핑, 정렬)되는 것이 아니라 최종 처리가 시작되기 전까지 중간처리는 지연(lazy)된다. 최종 처리가 시작되면 비로소 컬렉션의 요소가 하나씩 중간 스트림에서 처리되고 최종 처리까지 오게 된다.

 

Stream 인터페이스에는 필터링, 매핑, 정렬 등의 많은 중간 처리 메소드가 있는데, 이 메소드들은 중간 처리 된 스트림을 리턴한다. 그리고 이 스트림에서 다시 중간 처리 메소드를 호출해서 파이프라인을 형성하게 된다. 예를 들어 회원 컬렉션에서 남자만 필터링하는 중간 스트림을 연결하고, 다시 남자의 나이로 매핑하는 스트림을 연결한 후, 최종 남자 평균 나이를 집계한다면 다음 그림처럼 파이프라인이 형성된다.

 

파이프라인을 자바 코드로 표현하면 다음과 같다.

Stream<Member> maleFemaleStream = list.stream();
Stream<Member> maleStream = maleFemaleStream.filter(m -> m.getGender()==Member.MALE);
IntStream ageStream = maleStream.mapToInt(Member::getAge);
OptionalDouble optionalDouble = ageStream.average();
double ageAvg = optionalDouble.getAsDouble();

 

 로컬 변수를 생략하고 연결하면 다음과 같은 형태의 파이프라인 코드만 남는다.

double abe = list.strea()                    // 오리지널 스트림
    .filter(m -> m.getGender()==Member.MALE) // 중간 처리 스트림
    .mapToInt(Member :: getAge)              // 중간 처리 스트림
    .average()                               // 최종 처리
    .getAsDouble();

 

filter(m -> m.getGender()==Member.MALE)은 남자 Member 객체를 요소로 하는 새로운 스트림을 생성한다. mapToInt(Member :: getAge())는 Member 객체를 age 값으로 매핑해서 age를 요소로 하는 새로운 스트림을 생성한다. average() 메소드는 age 요소들의 평균을 OptionalDouble에 저장한다. OptionalDouble 에서 저장된 평균값을 읽으려면 getAsDouble() 메소드를 호출하면 된다.

// StreamPipelinesExample.java -- 스트림 파이프라인
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class StreamPipelinesExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<Member> list = Arrays.asList(
                new Member("홍길동", Member.MALE, 30),
                new Member("김나리", Member.FEMALE, 20),
                new Member("김자바", Member.MALE, 45),
                new Member("오징어", Member.FEMALE, 27)
        );
        
        double ageAvg = list.stream()
                .filter(m -> m.getGender()==Member.MALE)
                .mapToInt(Member :: getAge)
                .average()
                .getAsDouble();
        
        System.out.println("남자 평균 나이: " + ageAvg);
    }
}

// Member.java -- 회원 클래스
public class Member {
    public static int MALE = 0;
    public static int FRMALE = 1;
    
    private String name;
    private int gender;
    private int age;
    
    public Member(String name, int gender, int age) {
        this.name = name;
        this.gender = gender;
        this.age = age;
    }
    
    public int getGender() { return gender; }
    public int getAge() { return age; }
}

 

중간 처리 메소드와 최종 처리 메소드

스트림 파이프라인에서 중간 처리를 하는 메소드와 최종 처리를 하는 메소드의 종류를 살펴보기로 하자. 다음은 스트림이 제공하는 중간 처리와 최종 처리를 하는 메소드를 설명한 표이다.

종류		리턴 타입	메소드(매개 변수)	소속된 인터페이스
중간 처리	필터링	Stream IntStream LongStream DoubleStream	distinct()	공통
			filter(...)	공통
			flatMap(...)	공통
			flatMapToDouble(...)	Stream
			flatMapToInt(...)	Stream
			flatMapToLong(...)	Stream
			map(...)	공통
			mapToDouble(...)	Stream, IntStream, LongStream
			mapToInt(...)	Stream, LongStream, DoubleStream
			mapToLong(...)	Stream, IntStream, DoubleStream
			mapToObj(...)	IntStream, LongStream, DoubleStream
			asDoubleStream()	IntStream, LongStream
			asLongStream()	IntStream
			boxed()	IntStream, LongStream, DoubleStream
	정렬		sorted(...)	공통
	루핑		peek(...)	공통
최종 처리	매칭	boolean	allMatch(...)	공통
		boolean	anyMatch(...)	공통
		boolean	noneMatch(...)	공통
	집계	long	count()	공통
		OptionalXXX	findFirst()	공통
		OptionalXXX	max(...)	공통
		OptionalXXX	min(...)	공통
		OptionalDouble	average()	IntStream, LongStream, DoubleStream
		OptionalXXX	reduce(...)	공통
		int, long, double	sum()	IntStream, LongStream, DoubleStream
	루핑	void	forEach()	공통
	수집	R	collect(...)	공통

 

중간 처리 메소드와 최종 처리 메소드를 쉽게 구분하는 방법은 리턴 타입을 보면 된다. 리턴 타입이 스트림이라면 중간 처리 메소드이고, 기본 타입이거나 OptionalXXX이라면 최종 처리 메소드이다. 소속된 인터페이스에서 공통의 의미는 Stream, IntStream, LongStream, DoubleStream 에서 모두 제공된다는 뜻이다.