ITEM 46, 스트림에서는 부작용 없는 함수를 사용하라

스트림 패러다임

핵심은 계산을 일련의 변환으로 재구성하는 부분이다.
각 변환 단계는 가능한 한 이전 단계의 결과를 받아 처리하는 순수 함수여야 한다.
- 순수 함수 : 오직 입력만이 결과에 영향을 주는 함수를 말한다.
다른 가변 상태를 참조하지 않고, 함수 스스로도 다른 상태를 변경하지 않는다. 이렇게 하려면 (중간, 종단 단계든) 스트림 연산에 건네는 함수 객체는 모두 부작용이 없어야 한다.

forEach 예제

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

위는 텍스트 파일에서 단어별 수를 세어 빈도표를 만드는 일을 하는 스트림이다.
위는 스트림 코드를 가장한 반복적인 코드이다.
- 조금 더 길고, 가독성이 좋지 않고, 유지보수에도 좋지 않다.
모든 작업이 종단 연산인 forEach에서 일어나는데 외부 상태(freq)을 변경하면서 문제가 생긴다.

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

위 코드를 스트림답게 올바르게 작성하였다.
- 짧고 명확해졌다.

forEach 연산은 스트림 계산 결과를 보고할 때만 사용하고, 계산하는 데는 쓰지 말자

forEach 종단 연산은 기능이 적고, 가장 덜 스트림답다.
- 대놓고 반복적이라 병렬화할 수도 없다.
가끔 스트림 계산 결과를 기존 컬렉션에 추가하는 등의 코드로 사용할 수는 있다.

collector 수집기 예제

toList

//  Map<String, Long> freq; ...
List<String> topTen = freq.keySet().stream()
        .sorted(comparing(freq::get).reversed())
        .limit(10)
        .collect(toList());

freq 변수명의 Map에서 value값을 추출해서 역순으로 정렬한다.
10개를 뽑아 리스트에 담는다.
toList() 원소를 리스트에 담아 만들어준다.

toMap

인수 2개를 받는 toMap

toMap(keyMapper, valueMapper)

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

열거 타입 상수의 문자열 표현을 열거 타입 자체에 매핑하여 Map으로 리턴한다.
스트림의 각 원소가 고유한 키에 매핑되어 있을 때 적합하다.
스트림 원소 다수가 같은 키를 사용한다면 파이프라인이 IllegalStateException을 던지며 종료한다.

인수 3개를 받는 toMap

어떤 키와 그 키에 연관된 원소들 중 하나를 골라 연관 짓는 맵을 만들 때 유용하다.

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

maxBy 는 Comparator 를 입력받아 BinaryOperator를 돌려준다.
앨범 스트림을 맵으로 바꾸는데, 각 음악가와 그 음악가의 베스트 앨범(판매량 기준)으로 짝지는 것이다.

충돌이 나면 마지막 값을 취하는 (last-write-wins) 수집기

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

// Stream 학습 내용 중 예제
public Map<String, Integer> quiz1() throws IOException {
    List<String[]> csvLines = readCsvLines();

    return csvLines.stream()
            .map(line -> line[1].replaceAll("\\s", ""))
            .flatMap(hobbies -> Arrays.stream(hobbies.split(":")))
            .collect(Collectors.toMap(hobby -> hobby, hobby -> 1, (oldValue, newValue) -> newValue += oldValue));
    }

많은 스트림의 결과가 비결정적이므로 매핑 함수가 키 하나에 연결해준 값이 모두 같을 때, 값이 다르더라도 모두 허용되는 값일 때 동작하는 수집기가 필요하다.

그 외 toCocurrentMap은 병렬 실행 된 후 ConcurrentHashMap 인스턴스를 생성한다.

groupingBy

입력으로 분류 함수(classifier)을 받고 출력으로 원소들을 카테고리별로 모아 놓은 맵을 담은 수집기를 반환한다.

분류 함수 1개를 받는 groupingBy

// 결과 Map<String, List<String>>, Key가 alphabetize된 결과 
Map<String, List<String>> collect1 = 
    words.collect(groupingBy(word -> alphabetize(word)))

alphabetize 결과가 같은 단어들의 리스트로 매핑하는 맵을 생성한다.
- item45의 아나그램 프로그램에서 사용된 수집기

분류함수와 다운스트림 수집기를 받는 groupingBy

다운스트림의 역할은 해당 카테고리의 모든 원소를 담은 스트림으로부터 값을 생성하는 일이다.

// 결과 Map<String, List<String>>, Key가 alphabetize된 결과 
Map<String, Set<String>> collect2 = 
  words.collect(groupingBy(HybridAnagrams::alphabetize, toSet()));

Map의 값을 List 가 아닌 Set으로 하는 코드
toSet() 이 아닌 toCollection(collectionFactory) 를 건네는 방법으로 유연하게 컬렉션 타입을 선택할 수 있다.

Map<String, Long> freq = collect3
    .collect(groupingBy(HybridAnagrams::alphabetize, counting()));

키에 대한 카테고리에 속하는 원소의 갯수를 매핑한 맵을 얻을 수 있다.

분류함수와 다운스트림, 맵 팩터리를 받는 groupingBy

이 메소드는 점층적 인수 목록 패턴(telescoping argument list pattern) 에 어긋난다.
죽 macFactory 매개변수가 downStream 매개변수보다 앞에 놓인다.

TreeMap<String, Long> freq = words
    .collect(groupingBy(HybridAnagrams::alphabetize, TreeMap::new, counting()));

인수가 3개인 groupingBy 를 사용하면 맵과 그 안에 담긴 컬렉션 타입을 모두 지정할 수 있다.

총 세 가지 groupBy에 대응하는 groupingByConcurrent 메소드가 있으며, 동시 수행 버전으로 ConcurrentHashMap을 리턴한다.
잘 쓰이진 않지만 partitioningBy도 있다. 분류 함수 자리에 predicate를 받고 키가 Boolean인 맵을 반환한다.
- 다운스트림 수집기까지 입력받는 버전도 다중정의되어 있다.

Stream의 count 메소드를 직접 사용하면 될테니 collect(counting()) 을 사용할 일은 없다.

counting() 같이 스트림의 기능을 일부 복제하여 다운스트림 수집기를 작은 스트림으로 동작하게 한 메소드들이 많다.

Collectors에 정의되어 있지만 수집과는 관계가 없는 메소드

minBy, maxBy

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

인수로 받은 비교자들 통해 가장 크거나 작은 원소를 반환한다.

joining

CharSequence 인스턴스의 스트림에만 적용할 수 있다.

public class Joining {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> stringList = List.of("apple", "banana", "pear");
        // 인수가 없는 경우
        String collect1 = stringList.stream().collect(joining());
        System.out.println(collect1); // applebananapear

		// 인수가 1개인 경우
        String collect2 = stringList.stream().collect(joining(","));
        System.out.println(collect2); // apple,banana,pear

		// 인수가 3개인 경우
        String collect3 = stringList.stream().collect(joining(",","[","]"));
        System.out.println(collect3); // [apple,banana,pear]
    }
}

매개변수가 없을 때 : 단순히 원소 연결
매개변수 1개 일 때 : 매개변수가 구분문자가 되어 문자열 생성
매개변수 3개 일 때 : 구분 문자, 접두문자(prefix), 접미문자(suffix) 를 받는다.

Reference:

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