Item 46 - 스트림에서는 부작용 없는 함수를 사용하라

스트림

• 스트림 패러다임의 핵심은 계산을 일련의 변환(transformation)으로 재구성하는 것이다.
• 각 변환 단계는 가능한 이전 단계의 결과를 받아 처리하는 순수 함수 여야 한다.

순수함수란?

• 오직 입력만이 결과에 영향을 주는 함수
• 다른 가변상태를 참조 하지 않고, 함수 스스로도 다른 상태를 변경하지 않는다.
• 예를 들어 f(x) = y 함수는 input 이 x 일때, output 으로 y 이외의 값이 나오면 안된다.

✔️ 순수 함수이기 위해서는 스트림 연산에 건네는 함수 객체는 모두 부작용(side effect)이 없어야한다.

예제를 보면서, 올바른 스트림 패러다임에 대해 알아보자.

스트림 패러다임은 이해하지 못한 채 API만 사용한 예시

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 내부에서 외부 상태(freq)를 수정하는 람다를 실행하고 있으므로 순수 함수가 아니다.

또한 같은 기능의 반복문보다 코드가 길고, 읽기 어려우며, 유지보수에도 좋지 않다.

스트림 패러다임을 잘 이해한 예시

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

스트림 패러다임을 이해하지 못한 예시와 다르게 외부 상태(freq)를 변경하지 않는다.

스트림 연산으로 반환된 결과를 새로운 객체에 할당하므로 항상 동일한 값을 반환함을 보장한다.

그 뿐 아니라 코드도 짧고 명확하다.

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수집기(Collector)

• Collector 사용 시, 스트림의 원소를 손쉽게 컬렉션으로 모을 수 있다.
• java.util.stream.Collectors : 자주 사용하는 API 제공 / Collectors API 공식문서
• Collectors 의 멤버를 정적 임포트(static import)해 사용하면, 스트림 가독성이 좋아진다.
• 최종 처리(스트림 종료 작업)

자주 사용하는 5가지를 알아보자.

List<String> givenList = Arrays.asList("a", "bb", "ccc", "bb");

toList, toSet

스트림 연산을 마친 결과값을 List, Set 형태로 반환한다.

List<String> result = givenList.stream().collect(Collectors.toList()); // a, bb, ccc, dd
Set<String> result = givenList.stream().collect(Collectors.toSet()); // a, bb, ccc

toCollection

toCollection을 이용해 원하는 형태로 반환할 수 있다.

아래 예시는 스트림 요소를 LinkedList로 변환하고 있다.

givenList.stream().collect(Collectors.toCollection(LinkedList::new));

toMap

스트림 요소를 맵 형태로 변경한다.

keyMapper, valueMapper를 이용하여 처리한다. toMap(keyMapper, valueMapper)

Map<String, Integer> result = givenList.stream().collect(toMap("key", String::length);

• key에 4가지 elements가 들어가기 때문에 key 충돌이 발생한다.
• 위의 경우는 IllegalStateException가 발생한다. (key 중복)

key 중복 시, 처리 방법

// 3개의 인수를 받는 toMap
// toMap(keyMapper, valueMapper, (oldVal, newVal) -> newVal)
Map<String, Integer> result = givenList.stream()
        .collect(toMap("key", String::length, (old, new) -> old));

• 기존의 값을 사용하겠다고 명시했다.

groupingBy

특정 속성값으로 그룹핑을 짓는다.

Map<Integer, List<String>> result = givenList.stream()
        .collect(groupingBy(String::length, toList()));

// 1, a
// 2, bb bb
// 3, ccc

joining

스트림을 문자열로 변환한다.

파라미터로 연결 부분에 들어갈 내용을 정할 수 있다.

String result1 = givenList.stream().collect(joining()); // abbcccdd

// 인수 1개
String result2 = givenList.stream().collect(joining(", ")); // a, bb, ccc, bb

// 인수 3개
String result3 = givenList.stream()
        .collect(joining(" ", "PRE-", "-POST")); // PRE-a bb ccc dd-POST

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💡 정리

• 스트림 파이프라인 프로그래밍의 핵심은 부작용 없는 함수에 있다.
• 스트림뿐 아니라 스트림 관련 객체에 전달되는 모든 함수가 부작용이 없어야 한다.
• forEach는 출력을 하는 용도로만 사용하자.
• 스트림을 올바르게 사용하기 위해서는 수집기(Collectors)를 잘 알아두자.

참고

https://sabarada.tistory.com/41