Dream Hope

Java8 in Action 정리

• 데이터 컬렉션 반복을 선언형으로 처리하고 조립하는 기능
• 멀티 스레드 코드를 구현하지 않고도 데이터 처리과정을 병렬화하여 스레드와 락 걱정없이 처리 가능
• 스트림 API는 매우 비싼 연산이다.

• 데이터 처리 연산을 지원하도록 소스에서 추출된 연속된 요소

• 데이터를 언제 계산하는가
• • 스트림 : 요청할 때만 요소를 계산하는 고정된 자료구조 (스트림에 요소를 추가/제거 불가)
  • 컬렉션 : 현재 자료구조가 포함하는 모든 값을 메모리에 저장
• 딱 한번만 탐색할 수 있다.
• • Awways.asList(“1”,”2”).stream().forEach(System.out::println).forEach(System.out::println)
  • • 첫번째 forEach에서 데이터가 모두 소비되어 다음 forEach로 전달된 스트림 요소가 존재하지 않음. (파이프라이닝으로 다음 forEach로 전달된 요소가 없음)
• 반복과 병렬성
• • 외부반복
  • • 사용자가 직접 요소를 반복하는 방식 (컬렉션)
    • 병렬성을 사용자가 직접 관리해야 함 (syncronized)
  • 내부반복
  • • 반복을 알아서 처리하고 결과 스트림값을 어딘가에 저장
    • 데이터 표현과 하드웨어를 활용한 병렬성 구현을 자동으로 선택

• 컬렉션, 배열, I/O 자원 등의 데이터 제공 소스
• 스트림을 생성하면 자료구조의 순서와 같은 순서의 스트림이 생성된다.

• filter, sorted와 같이 다른 연산과 연결될 수 있는 연산
• 중간연산을 이용해서 파이프라인을 구성할 수 있으며 어떤 결과도 생성할 수 있음.
• 게으른 연산 : 중간 연산을 합친 다음에 합쳐진 중간 연산을 최종으로 한번에 처리
• • List<String> names =
    menu.stream()
             .filter(d -> {System.out.println(“filtering” + d.getName()); return d.getCalories() > 300; })
             .map(d -> {System.out.println(“mapping” + d.getName()); return d.getname(); })
             .limit(3).collect(toList());
    System.out.println(names);
  • filtering pork
    mapping pork
    filtering beef
    mapping beef
    filtering chicken
    mapping chicken
    [pork, beef, chicken]
  • 쇼트서킷 : limit을 통해 필터링 된 여러 요소 중 3개만 선택됨
  • 루프 퓨전 : filter, map 등 다른 연산이지만 한 과정으로 병합되어 처리

• 스트림 파이프라인을 처리해서 스트림이 아닌 결과를 반환하는 연산
• 보통 최종 연산에 의해 List, Integer, void 등 스트림 이외의 결과가 반환
• 딱 한번만 탐색할 수 있다.

• map( w -> w.split(“”)) : “HelloWorld” => String[] {“H”,”e”,”l”,”l”,”o”,”W”,”o”,”r”,”l”,”d”}
• disticnt() : String[] {“H”,”e”,”l”,”o”,”W”,”r”,”d”}
• flatMap(Arrays:stream) : Stream<String[]> => Stream<String>
• • Arrays.stream(T[]) : 배열을 스트림으로 변환 

• 값의 존재/부재 여부를 표현하는 컨테이너 클래스
• null값 반환으로 인한 에러를 피하기 위해 만들어진 기능.
• 제공 메서드
• • isParent() : Optional이 값을 포함하녀 true, 없으면 false
  • ifPresent(Consumer<T> block) : 값이 있으면 주어진 블록을 실행
  • T get() : 값이 존재하면 값을 반환하고, 없으면 NoSuchElementException을 발생시킴
  • T orElse(T other) : 값이 있으면 값을 반환하고, 없으면 기본값(other)을 반환한다.

• 병렬 실행에서는 첫번째 요소를 찾기 어려우므로 요소 반환 순서가 상관없다면 병렬스트림에서는 제약이 적은 findAny를 사용

• int sum = numbers.stream().reduce(0, (a,b) -> a + b);
• • numbers의 모든 요소의 합을 구하는 코드

• Optional<Integer> sum = numbers.stream().reduce((a, b) ->  (a + b));
• 초기값을 받지 않도록 오버로드된 메서드
• 스트림에 아무런 요소가 존재하지 않는경우 초기값으로 할당할 요소가 존재하지 않아 반환값도 존재하게되지 않으므로 Optional을 반환하도록 설계
• 기본형 특화 스트림에서 값이 없는경우와 실제 결과값이 초기값과 같은경우를 구분하기 위해 기본형 특화 Optional 클래스도 제공한다.
• • OptionalInt, OptionalDouble, OptionalLong

• 종류 : distinct, skip, limit, sorted, reduce
• 연산을 처리하려면 모든 요소가 버퍼에 추가되어있어야 하거나 결과값을 다음연산의 초기값으로 상태값을 가지고있어야 처리가능한 연산
• 연산을 수행하는데 필요한 저장소의 크기가 정해져 있는경우 바운드(bounded), 스트림의 요소갯수에 따라 무한으로 늘어날 수 있는경우 언바운드(unbounded)

• 값으로 스트림 만들기
• • Stream<T> of(T t)
  • Stream<T> of(T... values)
• 빈 스트림 만들기
• • Stream<T> empty()
• 배열로 스트림 만들기
• • Stream<T> stream(T[] array)
• 파일로 스트림 만들기
• • Stream<String> lines(Path path, Charset cs)
• 함수로 무한 스트림 만들기
• • 요청할 때마다 주어진 함수를 이용해서 무제한으로 값을 생성할 수 있으며, 보통 limit 함수와 함께 사용해서 무한 실행되지 않도록 한다.
  • Stream<T> iterate(final T seed, final UnaryOperator<T> f)
  • • Stream.iterate(0, n -> n + 2).limit(10).forEach(System.out::println)
    • 상태값이 있는 메서드. 연속된 일련의 값을 만들 때 사용
  • Stream<T> generate(Supplier<T> s)
  • • Steam.geneate(Math::random).limit(5).forEach(System.out::println)
    • 상태값이 없는 메서드, 연속되지 않은 값을 만들 때 사용

• reducing
• • 도출하려는 결과를 누적하는 컨테이너로 바꾸도록 설계된 메서드
  • 가변 컨테이너 작업의 병렬연산에도 안전하다
• reduce
• • 두 값을 하나로 도출하는 불변형 연산
  • 병렬로 reducing과 같은 연산을 처리하는경우 불변형이 깨지거나 매번 새로운 리스트를 생성하여 값을 할당해야하므로 성능이 저하될 수 있다.

• menu.stream().collect(groupingBy(Dish::getType, groupingBy(dish -> {
      if (d.getCalories() <= 400) return CaloricLevel.DIET;
      else if (d.getCalorids() <= 700) return CaloricLevel.NORMAL;
      else return CaloricLevel.FAT;
  })));
• • 결과
    {MEAT={DIET=[chicken], NORMAL=[beef], FAT=[pork]},
     FISH={DIET=[prawns], NORMAL=[salmon]},
     OTHER={DIET=[rice, seasonal fruit], NORMAL=[french fries, pizza]}}
• menu.stream().collect(groupingBy(Dish::getType, counting()));
• • 결과 : {MEAT=3, FISH=2, OTHER=4}

1. supplier
2. • accumulator에서 사용할 빈 누적자 인스턴스를 만드는 함수
3. accumulator
4. • 리듀싱 연산을 수행하는 함수(void return) 반환
   • supplier가 생성한 누적자 인스턴스를 받아 함수의 상태값을 저장하고 반환값은 void가 된다. (내부탐색만 가능하며 계속 상태가 바뀌므로 어떤값일지 추적 불가)
5. combiner
6. • 마지막으로 리듀싱 연산에서 사용할 함수를 반환
   • 스트림의 서로 다른 서브파트를 병렬로 처리할 때 누적자가 이 결과를 어떻게 처리할지 정의
   • 병렬 처리시 스트림을 분할해야 하는지 정의하는 조건이 거짓으로 바뀌기 전까지 원래 스트림을 재귀적으로 분할하며,
     일반적으로 프로세싱 코어의 개수 이하의 병렬작업이 효율적이다.(p214)
7. finisher
8. • 누적과정을 끝낼 때 호출할 함수를 반환
   • 누적자 객체가 이미 최종결과인 경우 변환과정이 필요없는 항등함수(Function.identity())를 반환하면 된다.
9. characteristics
10. • 스트림을 병렬로 리듀스할 것인지, 병렬로 리듀스 할 경우 어떤 최적화를 선택해야할지 힌트를 제공
    • UNORDERED
    • • 리듀싱 결과는 스트림 요소의 방문순서나 누적 순서에 영향을 받지 않는다.
    • CONCURRENT
    • • 다중 스레드에서 accumulator 함수를 동시에 호출할 수 있으며 이 컬렉터는 스트림의 병렬 리듀싱을 수행할 수 있다.
      • UNORDERED를 함께 설정하지 않았다면 데이터 소스의 순서가 무의미한 상황에서만 병렬 리듀싱을 수행할 수 있다.
    • IDENTITY_FINISH
    • • 리듀싱 과정의 최종 결과로 누적자 객체를 바로 사용할 수 있으며, 누적자 객체를  A -> R로 안전하게 형변환 할 수 있다.

• 스트림 자체에는 아무 변화도 일어나지 않는다
• parallel을 호출하면 내부적으로 이후 연산이 병렬로 수행해야 함을 의미하는 불린 플래그가 설정된다.

• 병렬 스트림을 순차 스트림으로 바꿀 수 있다.
• sequential을 호출하면 이후 연산이 순차적으로 수행해야 함을 의미하는 불린 플래그가 설정된다.

• 병렬스트림은 내부적으로 ForkJoinPool을 사용
• ForkJoinPool은 기본적으로 Runtime.getRuntime().availableProcessors()가 반환하는 값에 상응하는 스레드를 사용(가상 프로세서를 포함한 프로세서 수)

• 자료구조 변화에 따른 auto boxing으로 인한 성능저하
• • 기본형 특화 스트림을 사용하여 auto boxing 회피
• 병렬실행을 위한 재귀적인 청크 분할, 스레드 할당, 머지 등 작업을 위한 비용과 성능개선비용의 관계
• • 성능측정을 통한 병렬 스트림 사용시의 이점 확인
  • 소량의 데이터의 경우 병렬화 과정으로 인한 비용이 더 크게 발생할 수 있다.
  • 최종연산의 병합과정 비용보다 병렬 스트림으로 얻은 성능의 이익이 더 큰지 확인
• 순서에 의존하는 limit, findFirst 등 연산은 병렬스트림에서 성능이 저하됨.
• 공유된 가변상태 변수로 인한 로직 오류 발생
• 효율적으로 분할 가능한 자료구조로 스트림이 구성되었는지 확인
• • 분해성
  • • 훌륭함 : ArrayList, IntStream.range
    • 좋음 : HashSet, TreeSet
    • 나쁨 : LinkedList, Stream.iterate

• 작업 훔치기
• • ForkJoinPool에서 각 스레드는 자신에게 할당된 태스크를 포함하는 이중연결 리스트를 참조하면서 작업이 끝날때 마다 큐의 HEAD 에서 다른 태스크를 가져와 작업을 처리
  • 특정 스레드가 먼저 작업이 완료되었을 ㄷ경우 다른 스레드 큐의 TAIL 에서 작업을 훔쳐와 모든 큐가 빌 때 까지 이 작업을 반복하여 스레드간 작업부하를 비슷한 수준으로 유지
• Spliterator
• • 자바 8은 컬렉션 프레임워크에 포함된 모든 자료구조에 대해 사용할 수 있는 디폴트 Spliterator 구현을 제공
  • 제공 메서드
  • • tryAdvance : 일반적인 Iterator 동작과 동일
    • trySplit : 스트림을 재귀적으로 분할하며 모든 trySplit 결과가 null이면 분할과정이 종료된다.
    • • Spliterator의 일부 요소(자신이 반환한 요소)를 분할해서 두번째 Spliterator를 생성하는 메서드
      • estimateSize 메서드로 탐색해야할 요소 수 정보를 제공할 수 있다.(정확성 X)
    • characteristics : Spliterator 자체의 특성 집합을 포함하는 int를 반환하며, 이 특성을 이용해서 Spliterator를 더 잘 제어하고 최적화 할 수 있다
    • • ORDERED, DISTINCT, SORTED, SIZE, NONNULL, IMMUTABLE, CONCURRENT, SUBSIZED