ITEM 46: 스트림에서 부작용 없는 함수를 사용해라

시작전 Lambda, Collection, Stream 이 선행되어야 한다.

• Lambda

• Collection - List, Set

• Collection - Map

• Collection - Tree

• Collection - Stack, Queue

• Stream

스트림은 함수형 프로그래밍에 기초한 패러다임으로, 스트림이 제공하는 표현력, 속도, 병렬성을 얻으려면 패러다임을 받아들여야한다.

스트림 패러다임

스트림 패러다임의 핵심은 계산을 일련의 변환으로 재구성하는 부분이다. 각 변환 단계는 가능한 이전 단계의 결과를 받아 처리하는 순수 함수여야한다.

• 순수함수 : 오직 입력만이 결과에 영향을 주는 함수

  • 다른 가변 상태를 참조하지 않음

  • 함수 스스로 다른 상태를 변경하지 않음

순수 함수이기 위해서는 스트림 연산에 건네는 함수 객체는 모두 부작용(side effect)이 없어야한다. 이제 예를 보면서, 올바른 스트림 패러다임에 대해서 알아볼 것이다.

스트림 패러다임은 이해하지 못한채 API만 사용한 예

Map<String, Long> freq = new HashMap<>();
try(Stream<String> words = new Scanner(file).tokens()) {
  words.forEach(word -> {
    freq.merge(word.toLowerCase(), 1L, Long::sum);
  });
}

위 코드는 스트림 코드를 가장한 반복적 코드로, 스트림 API의 이점을 살리지 못하고 있다.

• forEach : 스트림이 수행한 연산 결과를 보여줄 때 사용하고, 계산할 때는 사용하지 말자.

  (스트림 계산 결과를 기존 컬렉션에 추가하는 등 다른 용도로도 쓸 수 있다.)

forEach 내부에서 외부 상태(freq)를 수정하는 람다를 실행하고 있으므로 순수 함수가 아닌 것을 볼 수 있다. 또한, 같은 기능의 반복문보다 코드가 길고, 읽기 어려우며, 유지보수에도 좋지 않다.

다음 예는 위 예제 코드를 올바르게 작성한 것이다.

Map<String, Long> freq;
try(Stream<String> words = new Scanner(file).tokens()) {
  freq = words.collect(groupingBy(String::toLowerCase, counting()));
}

스트림 API를 제대로 사용했으며, 코드도 짧고 명확하다.

Collector

• java.util.stream.Collectors : 자주 사용하는 API 제공

  • Collectors 의 멤버를 정적 임포트(static import)해 사용하면, 스트림 가독성이 좋아짐

• 스트림의 원소를 손쉽게 컬렉션으로 생성 가능

• 최종 처리(스트림 종료 작업)

toList()

List<String> topTen = freq.keySet().stream()
  .sorted(comparing(freq::get).reversed()) // Comparator.comparing
  .limit(10)
  .collect(toList()); // List 형태로 반환

toMap()

• toMap(keyMapper, valueMapper) : 각 원소가 고유한 키에 매핑되어 있을 때 적합

    private static final Map<String, Operation> stringToEnum = Stream.of(values()).collect(toMap(Object::toString, e -> e));

• 인수 3개 받는 toMap : 어떤 키와 그 키에 연관된 원소들 중 하나를 골라 연관 짓는 맵을 만들때 유용

    Map<Artist, Album> topHits = albums.collect(
      toMap(Album::artist, a->a, maxBy(comparing(Album::sales)))); //

  • 마지막에 쓴 값을 취하는 수집기

    toMap(keyMapper, valueMapper, (oldVal, newVal) -> newVal);

    Stream<String> s = Stream.of("apple", "banana", "apricot", "orange", "apple");
    Map<Character, String> m = s.collect(Collectors.toMap(s1 -> s1.charAt(0), s1 -> s1, (oldVal, newVal) -> oldVal + "|" + newVal)); 
    // {a=apple|apricot|apple, b=banana, o=orange}

• 네번째 인수로 맵 팩터리(EnumMap, TreeMap, HashMap)를 받는 toMap

    Stream<String> s = Stream.of("apple", "banana", "apricot", "orange", "apple");
    LinkedHashMap<Character, String> m = s.collect(
                   Collectors.toMap(s1 -> s1.charAt(0), s1 -> s1, (s1, s2) -> s1 + "|" + s2,
                                                    LinkedHashMap::new));

groupingBy()

• 입력으로 분류 함수(classifier)를 받고 출력으로 원소들을 카테고리별로 모아 놓은 맵을 담은 수집기 반환한다.

  ```java List productList = Arrays.asList(new Product(23, "potatoes"), new Product(14, "orange"), new Product(13, "lemon"), new Product(23, "bread"), new Product(13, "sugar"));

Map> collectorMapOfLists = productList.stream() .collect(Collectors.groupingBy(Product::getAmount));

  ```java
  words.collect(groupingBy(word -> alphabetize(word)));

• groupingBy가 반환하는 수집기(collector)가 리스트 외의 값을 갖는 맵을 생성하게 할 때 사용

  • 다운스트림 수집기(해당 카테고리의 모든 원소를 담은 스트림으로부터 값을 생성)도 명시 필요

  • toSet() : 원소들의 리스트가 아닌 집합(Set)을 값으로 갖는 맵 생성

  • toCollection(collectionFactory) : 컬렉션을 값으로 갖는 맵 생성

  • counting() : 각 키를 해당 키에 속하는 원소의 개수와 매핑한 맵 생성

      Map<String, Long> freq = words.collect(groupingBy(String::toLowerCase, counting()));

• 다운스트림 수집기에 더해 맵 팩터리도 지정 : 맵과 그 안에 담긴 컬렉션 타입 모두 지정 가능

  • ex)값이 TreeSet인 TreeMap 반환하는 수집기

• groupingByConcurrent : 위 3개 groupingBy에 각각 대응하는 메서드의 동시 수행 버전, ConcurrentHashMap 인스턴스 생성

partitionBy

분류 함수 자리에 Predicate 를 받고, 키가 Boolean 인 맵을 반환한다.

minBy, maxBy

인수로 받은 비교자를 이용해 스트림에서 값이 가장 작은/큰 원소를 찾아 반환한다.

joining

CharSequence 인스턴스의 스트림에만 적용 가능하다.

• 매개변수가 없는 joining은 단순히 원소들을 연결하는 수집기를 반환

• 1개 인자를 넣으면 구분자를 추가한 문자열 생성

• 인수 3개 : 접두문자(prefix) + 구분문자 + 접미문자(suffix)

  • ex) 접두 : [ , 구분 ,, 접미 : ] -> [came, saw, conquered]로 출력