스트림 API (Stream API)

스트림 API(Stream API)는 Java 8에서 도입된 데이터 처리 추상화로, 컬렉션이나 배열 같은 데이터 소스에 필터링과 변환과 집계를 파이프라인으로 이어 붙여 선언적으로 기술할 수 있게 한다. 스트림 파이프라인은 소스, 0개 이상의 중간 연산(intermediate operation), 하나의 최종 연산(terminal operation)으로 구성되며, 최종 연산이 호출되기 전까지는 아무 계산도 하지 않는 지연 평가(lazy evaluation)로 동작한다. 반복 방법이 아니라 하고 싶은 일을 기술한다는 점이 전통적인 for 루프와의 본질적 차이다.

파이프라인 구조와 지연 평가

중간 연산에는 filter, map, sorted, distinct, limit 등이 있고 모두 스트림을 반환하므로 체이닝이 가능하다. 최종 연산에는 collect, forEach, count, reduce, findFirst 등이 있으며 이 호출이 실행의 방아쇠가 된다. 지연 평가 덕분에 스트림은 원소를 하나씩 파이프라인 전체에 통과시키는 방식으로 동작하고, limit이나 findFirst 같은 단락(short-circuit) 연산을 만나면 필요한 만큼만 처리하고 멈춘다.

List<String> names = List.of("kim", "lee", "park", "choi", "jung");

Optional<String> first = names.stream()
        .filter(n -> {
            System.out.println("filter: " + n);
            return n.length() >= 4;
        })
        .map(String::toUpperCase)
        .findFirst();
// filter는 "park"에서 조건을 만족하는 순간 멈춘다
// kim, lee, park 세 번만 출력된다

이 예에서 다섯 원소 전부가 아니라 조건을 만족하는 첫 원소까지만 filter가 실행되는 것이 지연 평가와 단락 평가의 효과다. 전체를 걸러 새 컬렉션을 만든 뒤 첫 원소를 찾는 명령형 코드보다 불필요한 계산이 적다.

collect와 Collectors

최종 연산 중 가장 강력한 것은 collect이며, Collectors 유틸리티가 다양한 수집 전략을 제공한다. toList와 toSet 같은 기본 수집, groupingBy를 이용한 그룹화, joining을 이용한 문자열 연결, counting과 averagingInt 같은 다운스트림 집계를 조합할 수 있다. Java 16부터는 stream.toList()로 불변 리스트를 바로 얻을 수도 있다.

Map<String, List<Member>> byTeam = members.stream()
        .collect(Collectors.groupingBy(Member::getTeam));

Map<String, Long> countByTeam = members.stream()
        .collect(Collectors.groupingBy(Member::getTeam, Collectors.counting()));

String csv = members.stream()
        .map(Member::getName)
        .collect(Collectors.joining(", "));

기본형을 다룰 때는 IntStream, LongStream, DoubleStream 같은 원시 스트림을 쓰는 것이 좋다. Stream<Integer>로 처리하면 원소마다 박싱과 언박싱이 일어나므로, mapToInt로 전환해 sum이나 average 같은 특화 연산을 쓰면 힙 할당 없이 계산할 수 있다.