[Java] 기본형 특화 스트림이란?

1. Question

기본형 특화 스트림(primitive stream specialization)이란 무엇인가?

2. Answer

Java 8에서는 세 가지 기본형 특화 스트림을 제공한다. Stream API는 박싱(boxing) 비용을 피할 수 있도록 int 요소에 특화된 IntStream, double 요소에 특화된 DoubleStream, long 요소에 특화된 LongStream을 제공한다. 각각의 인터페이스는 숫자 스트림의 합계를 계산하는 sum, 최댓값 요소를 검색하는 max 같이 자주 사용하는 숫자 관련 리듀싱(reducing) 연산 수행 메서드를 제공한다. 또한, 필요할 때 다시 객체 스트림으로 복원하는 기능도 제공한다. 특화 스트림은 오직 박싱 과정에서 일어나는 효율성과 관련 있으며, 스트림에 추가 기능을 제공하지는 않는다.

boxing => [Java] 박싱(boxing)과 언박싱(unboxing)이란?
reducing => [Java] 스트림 처리 연산 5 - 리듀싱

3. Detail

A. 숫자 스트림으로 매핑 - mapToInt

스트림을 특화 스트림으로 변환할 때는 mapToInt, mapToDouble, mapToLong 세 가지 메서드를 가장 많이 사용한다. 이들 메서드는 map과 정확히 같은 기능을 수행하지만, Stream<T> 대신 특화된 스트림을 반환한다.

int calories = 
  menu.stream() // Stream<Dish> 반환
    .mapToInt(Dish::getCalories)  // IntStream 반환
    .sum();

mapToInt 메서드는 각 요리에서 모든 칼로리(Integer 형식)를 추출한 다음에 IntStream을(Stream<Integer>가 아님) 반환한다. 따라서 IntStream 인터페이스에서 제공하는 sum 메서드를 이용해서 칼로리 합계를 계산할 수 있다. 스트림이 비어있으면 sum은 기본값 0을 반환한다. IntStream은 max, min, average 등 다양한 유틸리티 메서드도 지원한다.

B. 객체 스트림으로 복원하기 - boxed

Java의 Stream API에서 boxed() 메서드는 기본형 특화 스트림(IntStream, LongStream, DoubleStream)을 해당 기본형의 래퍼 클래스를 요소로 갖는 일반 스트림(Stream<Integer>, Stream<Long>, Stream<Double)으로 변환하는 데 사용된다.

IntStream intStream = menu.stream().mapToInt(Dish::getCalories);  // 스트림을 숫자 스트림으로 변환
Stream<Integer> stream = intStream.boxed(); // 숫자 스트림을 스트림으로 변환

C. 기본값 - OptionalInt

IntStream에서 최댓값을 찾을 때, 0이라는 기본값 때문에 잘못된 결과가 도출될 수 있다. 따라서, Optional을 사용하여 최댓값이 없는 경우를 처리할 수 있으며, OptionalInt, OptionalDouble, OptionalLong 세 가지 기본형 특화 스트림 버전도 제공된다.

예를 들어, 다음처럼 OptionalInt를 이용해서 IntStream의 최댓값 요소를 찾을 수 있다.

OptionalInt maxCalories =
  menu.stream()
    .mapToInt(Dish::getCalories)
    .max();

이때, maxCalories는 OptionalInt 형태로 최댓값 또는 값이 없는 경우를 나타낸다. 다음과 같이 최댓값이 없는 상황에 대비하여 기본값을 명시적으로 설정할 수 있다.

int max = maxCalories.orElse(1);  // 값이 없을 때 기본 최댓값을 명시적으로 설정

4. Reference

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