[Java] 무한 스트림을 어떻게 만들 수 있는가?

1. Question

무한 스트림을 어떻게 만들 수 있는가?

2. Answer

Stream API는 함수에서 스트림을 만들 수 있는 두 정적 메서드 Stream.iterate와 Steram.generate를 제공한다. 두 연산을 이용해서 무한 스트림(infinite stream), 즉 크기가 고정되지 않은 스트림을 만들 수 있다.

iterate와 generate에서 만든 스트림은 요청할 때마다 주어진 함수를 이용해서 값을 만든다. 따라서 무제한으로 값을 계산할 수 있다. 하지만 보통 무한한 값을 출력하지 않도록 limit(n) 함수를 함께 연결해서 사용한다.

// Stream.iterate
Stream.iterate(0, n -> n + 2)
  .limit(10)
  .forEach(System.out::println);

// Stream.generate
Stream.generate(Math::random)
  .limit(5)
  .forEach(System.out::println);

3. Detail

A. iterate 메서드

iterate 메서드는 초깃값(위 예제에서는 0)과 람다(위 예제에서는 UnaryOperator<T> 사용)를 인수로 받아서 새로운 값을 끊임없이 생산할 수 있다. 예제에서는 람다 n -> n+2, 즉 이전 결과에 2를 더한 값을 반환한다. 결과적으로 iterate 메서드는 짝수 스트림을 생성한다.

기본적으로 iterate는 기존 결과에 의존해서 순차적으로 연산을 수행한다. iterate는 요청할 때마다 값을 생산할 수 있으며 끝이 없으므로 무한 스트림(infinite stream)을 만든다. 이러한 스트림을 언바운드(unbounded stream)이라고 표현한다.

Java 9의 iterate 메서드는 프레디케이트(불리언을 반환하는 함수)를 지원한다. 예를 들어 0에서 시작해서 100보다 크면 숫자 생성을 중단하는 코드를 다음처럼 구현할 수 있다.

IntStream.iterate(0, n -> n < 100, n -> n + 4)
  .forEach(System.out::println);

스트림 쇼트서킷을 지원하는 takeWhile을 이용할 수도 있다.

IntStream.iterate(0, n -> n + 4)
  .takeWhile(n -> n < 100)
  .forEach(System.out::println);

takeWhile => [Java] 스트림 처리 연산 2 - 슬라이싱

B. generate 메서드

iterate와 비슷하게 generate도 요구할 때 값을 계산하는 무한 스트림을 만들 수 있다. 하지만 iterate와 달리 generate는 생산된 각 값을 연속적으로 계산하지 않는다. generate는 Supplier<T>를 인수로 받아서 새로운 값을 생산한다.

// 0에서 1 사이에서 임의의 더블 숫자 다섯 개를 출력하는 예제
Stream.generate(Math::random)
  .limit(5)
  .forEach(System.out::println);

// 1로만 이루어진 무한한 정수 스트림에서 처음의 10개만 만드는 예제
IntStream ones = IntStream.generate(() -> 1)
  .limit(10);

4. Reference

• “모던 자바 인 액션” (저자: 라울-게이브리얼 우르마, 마리오 푸스코, 앨런 마이크로프트)