14. Java Lambda & Stream

1~4. 람다식이란? 람다식 작성하기

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람다식(Lambda Expression)

• 함수를 간단한 식으로 표현하는 방법

int max(int a, int b) {
	return a > b ? a : b;
}
(a, b) -> a > b ? a : b

• 익명 함수(이름이 없는 함수, annonymous function)
  • 반환 타입, 함수 이름 제거
  • 화살표 삽입
• 함수와 메서드의 차이
  • 함수는 일반적 용어, 메서드는 객체지향개념 용어
  • 함수는 클래스에 독립적, 메서드는 클래스에 종속적

람다식 작성하기

1. 메서드의 이름과 반환타입을 제거하고 ‘→’ 를 블록 앞에 추가
2. 반환값이 있는 경우, 식이나 값만 적고 return문 생략 가능
3. 매개변수의 타입이 추론 가능하면 생략 가능

주의사항

1. 매개변수가 하나인 경우, 괄호() 생략 가능
2. 블록 안의 문장이 하나일 경우, 괄호{} 생략 가능

람다식의 예

(a, b) -> a > b ? a : b
(name, i) -> System.out.println(name + "=" + i)
x -> x * x
() -> (int)(Math.random() * 6)

람다식은 익명 객체

• 람다식(익명 객체)을 다루기 위한 참조변수 필요

5~6. 함수형 인터페이스

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함수형 인터페이스

• 단 하나의 추상 메서드만 선언된 인터페이스

interface MyFuction {
	public abstract int max(int a, int b);
}
MyFunction f = new MyFunction() {
	public int max(int a, int b) {
		return a > b ? a : b;
	}
};

• 함수형 인터페이스 타입의 참조변수로 람다식을 참조할 수 있음
  • 단, 함수형 인터페이스의 메서드와 람다식의 매개변수 개수와 반환타입이 일치해야 함

MyFuction f = (a, b) -> a > b ? a : b;
int value = f.max(3, 5); // 실제로는 람다식이 호출됨

함수형 인터페이스 - 예시

• 익명 객체를 람다식으로 대체

List<String> list = Arrays.asList("abc", "aaa", "bbb", "ddd", "aaa");
@FunctionalInterface
interface Comparator<T> {
	int compare(T o1, T o2);
}
Collections.sort(list, new Comparator<String>() {
	public int compare(String s1, String s2) {
		return s2.compareTo(s1);
	}
});
Collections.sort(list, (s1, s2) -> s2.compareTo(s1));

함수형 인터페이스 타입의 매개변수, 반환타입

@FunctionalInterface
interface MyFunction {
	void myMethod();
}
// 람다식을 매개변수로 활용
void aMethod(MyFunction f) {
	f.myMethod(); // MyFunction에 정의된 메서드 호출
}
MyFunction f = () -> System.out.println("myMethod()");
aMethod(f);
// 줄여서
aMethod(() -> System.out.println("myMethod()"));

• 함수형 인터페이스 타입의 매개변수

// 람다식을 반환
MyFunction myMethod() {
	MyFunction f = () -> {};
	return f;
}
// 줄여서
MyFunction myMethod() {
	return () -> {};
}

• 함수형 인터페이스 타입의 반환타입

7~8. java.util.function 패키지

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java.util.function 패키지

• 자주 사용되는 다양한 함수형 인터페이스 제공

함수형 인터페이스	메서드	설명
java.lang.Runnable	void run()	매개변수 없고 반환값도 없음
Supplier	T get()	매개변수 없고 반환값은 있음
Consumer	void accept(T t)	매개변수만 있고 반환값 없음
Function<T, R>	R apply(T t)	하나의 매개변수를 받아서 결과 반환
Predicate	boolean test(T t)	하나의 매개변수를 받아서 boolean을 반환

Supplier<Integer> f = () -> (int)(Math.random() * 100) + 1;
Consumer<Integer> f = i -> System.out.print(i + ", ");
Predicate<Integer> f  = i -> i%2==0;
Function<Integer, Integer> f = i -> i/10*10;

매개변수가 2개인 함수형 인터페이스

함수형 인터페이스	메서드	설명
BiConsumer<T, U>	void accept(T t, U u)	두 개의 매개변수만 있고 반환값 없음
BiPredicate<T, U>	boolean test(T t, U u)	두 개의 매개변수를 받아서 boolean을 반환
BiFunction<T, U, R>	R apply(T t, U u)	두 개의 매개변수를 받아서 하나의 결과 반환

// 매개변수가 3개 이상인 함수형 인터페이스가 필요하면 직접 작성하여 사용
@FunctionalInterface
interface TriFunction<T, U, V, R> {
	R apply(T t, U u, V v);
}

매개변수 타입과 반환 타입이 일치하는 함수형 인터페이스

함수형 인터페이스	메서드	설명
UnaryOperator	T apply(T t)	Function의 자손. 매개변수와 결과의 타입이 같음
BinaryOperator	T apply(T t, T t)	BiFunction의 자손. 매개변수와 결과의 타입이 같음

9~12. Predicate의 결합, CF

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Predicate의 결합

Predicate<Integer> p = i -> i < 100;
Predicate<Integer> q = i -> i < 200;
Predicate<Integer> r = i -> i%2 == 0;
Predicate<Integer> notP = p.negate();        // i >= 100
Predicate<Integer> all  = notP.and(q.or(r)); // 100 <= i && i < 200 || i%2 == 0
Predicate<Integer> all2 = notP.and(q.or(r)); // 100 <= i && (i < 200 || i%2 == 0)
System.out.println(all.test(2));  // true
System.out.println(all2.test(2)); // false

• and() or() negate() 로 두 Predicate를 하나로 결합

Predicate<String> p2 = Predicate.isEqual(str1);
boolean result = p2.test(str2); // str1과 str2가 같은지 비교한 결과를 반환

• 등가비교를 위한 Predicate의 작성에는 isEqual()를 사용(static 메서드)

컬렉션 프레임웍과 함수형 인터페이스

list.forEach(i -> System.out.print(i + ", "));
list.removeIf(x -> x%2 == 0 || x%3 == 0);
list.replaceAll(i -> i*10);
// map의 모든 요소를 {k,v} 형식으로 출력
map.forEach((k,v) -> System.out.print("{" + k + "," + v + "},"));

• 함수형 인터페이스를 사용하는 컬렉션 프레임웍의 메서드

13~14. 메서드, 생성자의 메서드 참조

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메서드 참조

• 하나의 메서드만 호출하는 람다식은 ‘메서드 참조’로 더 간단히 할 수 있음

종류	람다	메서드 참조
static 메서드 참조	(x) → ClassName.method(x)	ClassName::method
인스턴스 메서드 참조	(obj, x) → obj.method(x)	ClassName::method
특정 객체 인스턴스 메서드 참조	(x) → obj.method(x)	obj::method

Integer method(String s) {
	return Integer.parseInt(s);
}
Function<String, Integer> f = (String s) -> Integer.parseInt(s);
Function<String, Integer> f = Integer::parseInt;

• static 메서드 참조

생성자의 메서드 참조

Supplier<MyClass> s = () -> new MyClass();
Supplier<MyCalss> s = MyClass::new;
Function<Integer, MyClass> s = (i) -> new MyClass(i);
Function<Integer, MyClass> s = MyClass::new;

• 생성자의 메서드 참조

Function<Integer, int[]> f = x -> new int[x];
Function<Integer, int[]> f2 = int[]::new;

• 배열과 메서드 참조

15~16. 스트림, 스트림의 특징

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스트림

stream.distinct().limit(5).sorted().forEach(System.out::println)
//     ----------중간 연산---------- ---------최종 연산----------

• 다양한 데이터 소스를 표준화된 방법으로 다루기 위한 것
• 스트림이 제공하는 기능
  • 중간 연산 - 연산 결과가 스트림인 연산. 반복적으로 적용 가능
  • 최종 연산 - 연산 결과가 스트림이 아닌 연산. 단 한 번만 적용 가능 (스트림의 요소를 소모)

스트림의 특징

List<Integer> list = Arrays.asList(3,1,5,4,2);
List<Integer> sortedList = list.stream().sorted().collect(Collectors.toList());
System.outprintln(list);       // [3, 1, 5, 4, 2]
System.outprintln(sortedList); // [1, 2, 3, 4, 5]

• 스트림은 데이터 소스로부터 데이터를 읽기만 할 뿐 변경하지 않음

strStream.forEach(System.out::println); // 모든 요소를 화면에 출력(최종 연산)
int numOfStr = strStream.count();       // 에러. 스트림이 이미 닫혔음

• 스트림은 Iterator 처럼 일회용 (필요 시 다시 스트림을 생성해야 함)

IntStream intStream = new Random().int(1, 46);        // 1~45 범위의 무한 스트림
intStream.distinct().limit(6).sorted()                // 중간 연산
						.forEach(i -> System.out.print(i + ",")); // 최종 연산

• 최종 연산 전까지 중간연산이 수행되지 않음 - 지연된 연산

stream.forEach(System.out::println); // forEach 메서드 안에 for문이 있음

• 스트림은 작업을 내부 반복으로 처리함

Stream<String> strStream = Stream.of("dd", "aaa", "CC", "cc", "b");
int sum = strStream.parallel()                // 병렬 스트림으로 전환(속성만 변경)
						.mapToInt(s -> s.length()).sum(); // 모든 문자열의 길이의 합

• 스트팀의 작업을 병렬로 처리 - 병렬스트림

• 기본형 스트림 - IntStream, LongStream, DoubleStream

  • 오토박싱 & 언박싱의 비효율이 제거됨(Stream<Integer> 대신 intStream 사용)
  • 숫자와 관련된 유용한 메서드를 Stream<T>보다 더 많이 제공

17~22. 스트림 만들기

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스트림 만들기 - 컬렉션

List<Integer> list = Arrays.asList(1,2,3,4,5);
Stream<Integer> intStream = list.stream(); // list를 스트림으로 변환
// 스트림의 모든 요소를 출력
intStream.forEach(System.out::print); // 12345
intStream.forEach(System.out::print); // 에러. 스트림이 이미 닫힘

• Collection 인터페이스의 stream()으로 컬렉션을 스트림으로 변환

스트림 만들기 - 배열

Stream<String> strStream = Stream.of("a", "b", "c"); // 가변 인자
Stream<String> strStream = Stream.of(new String[]{"a", "b", "c"});
Stream<String> strStream = Arrays.stream(new String[]{"a", "b", "c"});
Stream<String> strStream = Arrays.stream(new String[]{"a", "b", "c"}, 0, 3);

• 객체 배열로부터 스트림 생성하기

IntStream IntStream.of(int... values) // Stream이 아니라 IntStream
IntStream IntStream.of(int[])
IntStream Arrays.stream(int[])
IntStream Arrays.stream(int[] array, int startInclusive, int endExclusive)

• 기본형 배열로부터 스트림 생성하기

스트림 만들기 - 임의의 수

IntStream intStream = new Random().ints();       // 무한 난수 스트림 생성
intStream.limit(5).forEach(System.out::println); // 5개의 요소만 출력
IntStream intStream = new Random().ints(5);        // 5개짜리 유한 난수 스트림 생성
IntStream intStream = new Random().ints(5, 1, 11); // (1, 10)사이 5 요소 유한 난수 스트림

• 난수를 요소로 갖는 스트림 생성하기

스트림 만들기 - 특정 범위의 정수

IntStream intStream = IntStream.range(1, 5);       // 1,2,3,4
IntStream intStream = IntStream.rangeClosed(1, 5); // 1,2,3,4,5

• 특정 범위의 정수를 요소로 갖는 스트림 생성하기 (IntStream, LongStream)

스트림 만들기 - 람다식 iterate(), generate()

// iterate()는 이전 요소를 seed로 해서 다음 요소를 계산 (이전 요소에 종속적)
Stream<Integer> evenStream = Stream.iterate(0, n -> n+2);
// generate는 seed를 사용하지 않음 (이전 요소에 독립적)
Stream<Double> randomStream = Stream.generate(Math::random);
Stream<Integer> oneStream = Stream.generate(() -> 1);

• 람다식을 소스로 하는 스트림 생성하기

스트림 만들기 - 파일과 빈 스트림

Stream<Path> Files.list(Path dir); // Path는 파일 또는 디렉토리
Stream<String> Files.lines(Path dir);
Stream<String> Files.lines(Path dir, Charset cs);
Stream<String> lines(); // BufferedReader 클래스의 메서드

• 파일을 소스로 하는 스트림 생성하기

Stream emptyStream = Stream.empty(); // empty()는 빈 스트림을 생성해서 반환
long count = emptyStream.count();    // count 값은 0

• 비어있는 스트림 생성하기

23~25. 스트림의 연산

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스트림의 연산 - 중간 연산

// 중복 제거
Stream<T> distinct()
// 조건에 안 맞는 요소 제외
Stream<T> filter(Predicate<T> predicate)
// 스트림의 일부를 잘라냄
Stream<T> limit(long maxSize)
// 스트림의 일부를 건너뜀
Stream<T> skip(long n)
// 스트림의 요소에 작업 수행
Stream<T> peek(Consumer<T> action)
// 스트림의 요소를 정렬
Stream<T> sorted()
Stream<T> sorted(Comparator<T> comparator)
// 스트림의 요소 변환
Stream<R>    map(Function<T,R> mapper)
DoubleStream mapToDouble(ToDoubleFunction<T> mapper)
IntStream    mapToInt(ToIntFunction<T> mapper)
LongStream   mapToLong(ToLongFunction<T> mapper)
Stream<R>    flatMap(Function<T,Stream<R>> mapper)
DoubleStream flatMapToDouble(Function<T, DoubleStream> m)
IntStream    flatMapToInt(Function<T, IntStream> m)
LongStream   flatMapToLong(Function<T, LongStream> m)

스트림의 연산 - 최종 연산

// 각 요소에 지정된 작업 수행
void forEach(Consumer<? super T> action)
void forEachOrdered(Consumer<? super T> action)
// 스트림의 요소의 개수 반환
long count()
// 스트림의 최대/최소값 반환
Optional<T> max(Comparator<? super T> comparator)
Optional<T> min(Comparator<? super T> comparator)
// 스트림의 요소 하나 반환
Optional<T> findAny()   // 아무거나 하나
Optional<T> findFirst() // 첫번째 요소
// 주어진 조건을 모든 요소가 만족시키는지 확인
boolean allMatch(Predicate<T> p)  // 모두 만족하는지
boolean anyMatch(Predicate<T> p)  // 하나라도 만족하는지
boolean noneMatch(Predicate<T> p) // 모두 만족하지 않는지
// 스트림의 모든 요소를 배열로 반환
Object[] toArray()
A[] toArray(IntFunction<A[]> generator)
// 스트림의 요소를 하나씩 줄여가면서 계산
Optional<T> reduce(BinaryOperator<T> accumulator)
T reduce(T identity, BinaryOperator<T> accumulator)
U reduce(U identity, BiFunction<U,T,U> accumulator BinaryOperator<T> combiner)
// 스트림의 요소를 수집. 주로 요소를 그룹화하거나 분할한 결과를 컬렉션에 담아 반환
R collect(Collector<T,A,R> collector)
R collect(Supplier<R> supplier, BiConsumer<R,T> accumulator, BiConsumer<R,R> combiner)

26~34. 스트림의 중간 연산

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스트림의 중간 연산

IntStream intStream = IntStream.rangeClosed(1, 10);    // 12345678910
intStream.skip(3).limit(5).forEach(System.out::print); // 45678

• 스트림 자르기 - skip(), limit()

Int intStream = IntStream.of(1,2,2,3,3,3,4,5,5,6);
intStream.distinct().forEach(System.out::print); // 123456
Int intStream = IntStream.rangeClosed(1, 10);               // 12345678910
intStream.filter(i -> i%2 == 0).forEach(System.out::print); // 246810
intStream.filter(i -> i%2 != 0 && i%3 != 0).forEach(System.out::print);
intStream.filter(i -> i%2 != 0).filter(i -> i%3 != 0).forEach(System.out::print);

• 스트림 요소 걸러내기 - filter(), distinct()

Stream<T> sorted()                // 스트림 요소의 기본 정렬(Comparable)로 정렬
Stream<T> sorted(Comparator<? super T> comparator) // 지정된 Comparator로 정렬

• 스트림 정렬하기 - sorted()

// e.g. 파일 스트림에서 파일 확장자(대문자)를 중복없이 뽑아내기
fileStream.map(File::getName)                // Stream<File> -> Stream<String>
	.filter(s -> s.indexOf('.') != -1)         // 확장자가 없는 것은 제외
	.map(s -> s.substring(s.indexOf('.') + 1)) // Stream<String> -> Stream<String>
	.map(String::toUpperCase)                  // Stream<String> -> Stream<String>
	.distinct()                                // 중복 제거
	.forEach(System.out::print);               // JAVABAKTXT

• 스트림의 요소 반환하기 - map()

fileStream.map(File::getName)                // Stream<File> -> Stream<String>
	.filter(s -> s.indexOf('.') != -1)         // 확장자가 없는 것은 제외
	.peek(s -> System.out.printf("filename=%s%n", s)) // 파일명 출력
	.map(s -> s.substring(s.indexOf('.') + 1)) // Stream<String> -> Stream<String>
	.peek(s -> System.out.printf("extension=%s%n", s)) // 확장자 출력
	.forEach(System.out::print);               // JAVABAKTXT

• 스트림의 요소를 소비하지 않고 엿보기 - peek()

Stream<String[]> strArrStream = Stream.of(
	new String[]{"abc", "def", "jkl"},
	new String[]{"ABC", "GHI", "JKL"}
);
// 스트림의 스트림
Stream<Stream<String>> strStreamStream = strArrStream.map(Arrays::stream);
// 스트림의 스트림 -> 스트링 스트림
Stream<String> strStream = strArrStream.flatMap(Arrays::stream);

• 스트림의 스트림을 스트림으로 변환 - flatMap()

35~39. Optional<T>

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Optional<T>

• T 타입 객체의 래퍼클래스 (간접적으로 null 다루기)
  • null을 직접 다루는 것은 위험
  • null 체크 시 if문 필수. 코드가 지저분

public final class Optional<T> {
	private final T value; // T 타입의 참조변수 (모든 종류의 객체 저장 가능)
		...
}

Optional<T> 객체 생성하기

String str = "abc";
Optional<String> optVal = Optional.of(str);
Optional<String> optVal = Optional.of("abc");
Optional<String> optVal = Optional.of(null);         // NullPointerException 발생
Optional<String> optVal = Optional.ofNullable(null); // OK.

• null 대신 빈 Optional<T> 객체를 사용하자

Optional<String> optVal = null;                     // 널로 초기화. 바람직 X
Optional<String> optVal = Optional.<String>empty(); // 빈 객체로 초기화

Optional<T> 객체 값 가져오기

• Optional 객체의 값 가져오기 - get(), orElse(), orElseGet(), orElseThrow()

Optional<String> optVal = Optional.of("abc");
String str1 = optVal.get();                  // optVal에 저장된 값을 반환. null이면 예외
String str2 = optVal.orElse("");             // optVal에 저장된 값이 null이면 "" 반환
String str3 = optVal.orElseGet(String::new); // 람다식 사용가능
String str4 = optVal.orElseThrow(NullPointerException::new); // null이면 예외 발생

• isPresent() - Optional 객채의 값이 null이면 false, 아니면 true 반환

OptionalInt, OptionalLong, OptionalDouble

• 기본형 값을 감싸는 래퍼클래스
• 빈 Optional 객체와의 비교

OptionalInt opt  = OptionalInt.of(0);
OptionalInt opt2 = OptionalInt.empty();
System.out.println(opt.isPresent());  // true
System.out.println(opt2.isPresent()); // false
System.out.println(opt.equals(opt2)); // false