자바 스트림 API를 활용한 함수형 데이터 처리

Posted on by

자바 스트림 API를 활용한 함수형 데이터 처리

Java Stream API

자바는 객체 지향 프로그래밍(OOP)을 지원하여 개발자들이 객체를 만들어 속성과 메소드를 정의하고, 이를 이용해 프로그래밍을 하는 방식으로 대부분의 프로그래밍이 이루어지고 있다. 하지만 최근에는 함수형 프로그래밍(Functional Programming)이 각광을 받고 있으며, 함수형 프로그래밍을 지원하는 자바 8부터 추가된 자바 스트림 API(Java Stream API)를 통해 객체 지향적인 코드와 함수형 코드를 혼합하여 사용할 수 있다.

자바 스트림 API란?

자바 스트림 API는 자바 8부터 추가된 기능으로, 컬렉션(Collection)과 배열(Array) 등의 데이터를 처리하는 API이다. 스트림(Stream)은 데이터의 연속적인 흐름을 의미하며, 이를 이용해 데이터를 처리할 수 있다. 스트림 API는 이러한 스트림을 이용해 데이터를 처리하는 기능을 제공하며, 함수형 프로그래밍의 개념을 도입하여 코드의 가독성과 유지보수성을 높이는데 도움을 준다.

스트림 API는 크게 중간 연산과 최종 연산으로 나눌 수 있다. 중간 연산은 데이터를 가공하는 과정으로, 스트림을 반환하며, 최종 연산은 데이터를 소모하는 과정으로, 스트림을 반환하지 않는다. 이러한 중간 연산과 최종 연산을 이용해 자바 스트림 API를 활용한 함수형 데이터 처리를 할 수 있다.

함수형 프로그래밍 개념과 활용

함수형 프로그래밍은 입력 데이터에 대해 일정한 규칙에 따라 출력 데이터를 만들어 내는 방식이다. 이러한 함수형 프로그래밍은 객체 지향 프로그래밍과는 다른 개념으로, 상태를 변경하는 대신 새로운 값을 계산하여 반환하는 방식으로 동작한다.

함수형 프로그래밍에서는 함수를 일급 객체로 다루며, 함수를 매개변수로 전달하거나 반환값으로 사용할 수 있다. 이러한 함수형 프로그래밍의 개념을 활용하면 코드의 가독성과 유지보수성을 높일 수 있다. 또한, 스레드(Thread)나 락(Lock) 등의 동기화 문제를 해결할 수 있어 멀티코어 환경에서의 병렬처리에 유용하게 사용할 수 있다.

스트림 API를 활용한 데이터 처리 방법

스트림 API를 이용해 데이터를 처리하는 방법은 크게 다음과 같다.

1. 스트림 생성

먼저, 스트림을 생성해야 한다. 스트림은 컬렉션(Collection)과 배열(Array) 등의 데이터를 처리할 수 있으며, 다음과 같이 생성할 수 있다.

List list = Arrays.asList("apple", "banana", "cherry");
Stream stream = list.stream();

2. 중간 연산

중간 연산은 데이터를 가공하는 과정이다. 이러한 중간 연산을 이용해 데이터를 필터링하거나 매핑, 정렬 등을 할 수 있다.

2.1. 필터링

데이터를 필터링하는 중간 연산은 filter() 메소드를 이용해 구현할 수 있다. filter() 메소드는 매개변수로 전달한 조건을 만족하는 데이터만을 선택하여 스트림을 반환한다.

List list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
Stream stream = list.stream().filter(n -> n % 2 == 0);

위 예제는 1부터 5까지의 정수 중에서 짝수인 데이터만을 선택하여 스트림을 반환한다.

2.2. 매핑

데이터를 매핑하는 중간 연산은 map() 메소드를 이용해 구현할 수 있다. map() 메소드는 매개변수로 전달한 함수를 이용해 데이터를 변환하고, 이를 스트림으로 반환한다.

List list = Arrays.asList("apple", "banana", "cherry");
Stream stream = list.stream().map(s -> s.length());

위 예제는 문자열의 길이를 구하여 스트림으로 반환한다.

2.3. 정렬

데이터를 정렬하는 중간 연산은 sorted() 메소드를 이용해 구현할 수 있다. sorted() 메소드는 데이터를 정렬하여 스트림으로 반환한다.

List list = Arrays.asList("apple", "banana", "cherry");
Stream stream = list.stream().sorted();

위 예제는 문자열을 알파벳순으로 정렬하여 스트림으로 반환한다.

3. 최종 연산

최종 연산은 데이터를 소모하는 과정이다. 이러한 최종 연산을 이용해 데이터를 수집하거나, 검색, 집계 등을 할 수 있다.

3.1. 수집

데이터를 수집하는 최종 연산은 collect() 메소드를 이용해 구현할 수 있다. collect() 메소드는 데이터를 수집하여 새로운 컬렉션으로 반환한다.

List list = Arrays.asList("apple", "banana", "cherry");
List newList = list.stream().filter(s -> s.length() > 5).collect(Collectors.toList());

위 예제는 문자열의 길이가 5보다 큰 데이터만을 선택하여 새로운 리스트로 반환한다.

3.2. 검색

데이터를 검색하는 최종 연산은 findAny()나 findFirst() 메소드를 이용해 구현할 수 있다. findAny()나 findFirst() 메소드는 매개변수로 전달한 조건을 만족하는 데이터 중 임의의 데이터를 반환한다.

List list = Arrays.asList("apple", "banana", "cherry");
Optional result = list.stream().filter(s -> s.startsWith("a")).findAny();

위 예제는 문자열 중 "a"로 시작하는 데이터 중 임의의 데이터를 반환한다.

3.3. 집계

데이터를 집계하는 최종 연산은 count()나 sum() 메소드를 이용해 구현할 수 있다. count()나 sum() 메소드는 데이터의 개수나 합계를 반환한다.

List list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
long count = list.stream().count();
int sum = list.stream().mapToInt(Integer::intValue).sum();

위 예제는 정수의 개수와 합계를 구하여 반환한다.

자바 스트림 API의 특징과 장단점

자바 스트림 API의 특징과 장단점은 다음과 같다.

특징

  • 병렬 처리를 지원하여 멀티코어 환경에서의 성능을 향상시킬 수 있다.
  • 중간 연산과 최종 연산의 구분으로 코드의 가독성과 유지보수성을 높일 수 있다.
  • 람다식을 이용해 함수형 프로그래밍을 지원하므로, 코드의 간결성을 높일 수 있다.

장단점

  • 장점
    • 병렬 처리를 지원하여 성능을 향상시킬 수 있다.
    • 코드의 가독성과 유지보수성을 높일 수 있다.
    • 함수형 프로그래밍을 지원하여 코드의 간결성을 높일 수 있다.
  • 단점
    • 기존의 컬렉션 API와는 다른 방식으로 데이터를 처리하므로, 처음 사용하는 개발자들은 학습 곡선이 높을 수 있다.
    • 병렬 처리를 지원하므로 동기화 문제가 발생할 수 있다.

자바 스트림 API는 객체 지향 프로그래밍과 함수형 프로그래밍을 혼합하여 사용할 수 있는 API이다. 스트림 API를 이용해 코드의 가독성과 유지보수성을 높이고, 멀티코어 환경에서의 성능을 향상시킬 수 있다. 하지만, 기존의 컬렉션 API와는 다른 방식으로 데이터를 처리하므로, 처음 사용하는 개발자들은 학습 곡선이 높을 수 있다. 따라서, 개발자들은 적절한 상황에서 스트림 API를 사용하여 코드를 작성하고, 이를 통해 개발 생산성을 향상시키는 것이 중요하다.

Tags: api, Apple, backend, java., spring boot, web, 백엔드