이펙티브 자바 - Item46. 스트림에서는 부작용 없는 함수를 사용하라

스트림에서는 부작용 없는 함수를 사용하라

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• 스트림은 그저 또 하나의 API가 아닌, 함수형 프로그래밍에 기초한 패러다임입니다.
• 스트림이 제공하는 표현력, 속도, 병렬성을 얻으려면 API는 말할 것도 없고 이 패러다임까지 함께 받아들여야 합니다.
• 스트림 패러다임의 핵심은 계산을 일련의 변환으로 재구성하는 부분입니다. 이때 각 변환 단꼐는 가능한 한 이전 단계의 결과를 받아 처리하는 순수 함수여야 합니다.
  • 순수 함수란 오직 입력만이 결과에 영향을 주는 함수를 말합니다. 다른 가변 상태를 참조하지 않고, 함수 스스로도 다른 상태를 변경하지 않습니다.
• 따라서 스트림 연산에 건네는 함수 객체는 모두 부작용(side effect)이 없어야 합니다.

 

🧨 스트림 패러다임을 이해하지 못한 사용

• forEach는 스트림 계산 결과를 보고할때만 사용해야하며, 계산할 때는 쓰지 말아야합니다.
• 아래 코드는 0부터 10까지 순회하며 map이라는 외부 가변 상태 콜렉션에 값을 넣는 Stream 예제입니다. 바로 위에서 말한 다른 순수함수의 의미인 외부 상태에 영향을 주지 않아야한다는 말을 위배하고 있습니다.
• 결과가 의도한대로 나온다고, 결과에 치중한 이런 사용법은 같은 기능의 반복적 코드보다 복잡하고 가독성도 낮을 뿐아니라 유지보수도 좋지 않습니다.

public static void main(String[] args) {
    Map<String, Long> map = new HashMap<>();

    LongStream.rangeClosed(0, 10)
            .forEach(index -> map.put("key" + index, index));
}

 

👍 리펙토링

• 결과는 위의 코드와 동일합니다. 하지만 forEach를 사용하지 않았고, 외부 상태를 참조하거나 변경하지 않습니다. 즉 순수성을 지키고 있습니다.

public static void main(String[] args) {

    Map<String, Long> map = LongStream.rangeClosed(0, 10)
            .boxed()
            .collect(Collectors.toMap(index -> "key" + index, index -> index));
}

 

💡 수집기(Collector)

• java.util.stream.Collectors 클래스는 다양한 메서드를 제공하는데 이를 통해 스트림의 연산을 수행하고 결과를 수집하여 우리가 원하는 형태로 반환받을 수 있습니다.
• 축소 전략을 캡슐화한 블랙박스 객체라고 할 수 있는데, 여기서 축소는 스트림의 원소들을 객체 하나에 취합한다는 의미입니다. 수집기가 생성하는 객체는 일반적으로 컬렉션이며, 그래서 collector라는 이름을 사용합니다.

public class Example {

    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
        Map<String, Long> freq;
        String filePath = "src/main/java/com/effectivejava/study/chapter07/Item46/words.txt";

        try(Stream<String> words = new Scanner(new FileInputStream(filePath)).tokens()) {
            freq = words.collect(Collectors.groupingBy(String::toUpperCase, Collectors.counting()));

            List<String> topTen = freq.keySet().stream()
                    .sorted(Comparator.comparing(freq::get).reversed())
                    .limit(10)
                    .collect(Collectors.toList());

            topTen.forEach(System.out::println); // D C B A 순으로 출력
        }
    }
}

// words.txt 내용
A
B
B
C
C
C
D
D
D
D
D

 

💡 toMap(keyMapper, valueMapper)

• 가장 간단한 맵 수집기
• 스트림 원소를 키에 매핑하는 함수와 값에 매칭하는 함수를 인자로 받습니다.
• 스트림의 각 원소가 고유한 키에 매핑되어 있을 때 적합합니다.
• 스트림 요소들이 key를 중복해서 사용하면 IllegalStateException을 던지며 종료됩니다.

// toMap 수집기를 사용하여 문자열을 열거 타입 상수에 매핑합니다.
private static final Map<String, Operation> stringToEnum =
        Stream.of(values()).collect(
                toMap(Obejct::toString, e->e));

 

• 비교자 : BinaryOperator에서 정적 임포트한 maxBy 라는 정정 메서드 사용

/* 
    다양한 음악가의 앨범들을 담은 스트림을 가지고,
    음악가와 그 음악가의 베스트 앨범을 연관 짓고 싶은 예제
*/
Map<Artist, Album> topHits = albums.collect(
	toMap(Album::artist, a->a, maxBy(comparing(Album::sales))));

 

 

✔️ 정리

• 스트림 파이프라인 프로그래밍의 핵심은 부작용이 없는 함수 객체에 있습니다.
• 종단 연산 중 forEach는 스트림이 수행한 계산 결과를 보고할 때만 사용해야하며 계산 자체에는 이용해서는 안됩니다.
• 스트림을 올바르게 사용하기 위해서는 수집기를 잘 알아둬야 합니다. 가장 중요한 수집기 팩토리는 toList, toSet, groupingBy, joining이 있습니다.

 

자바 8에 나온 내용을 학습하기 위해서는 빨리 모던 자바 인 액션을 읽어볼 필요가 있다...