Book/모던자바인액션/ 8장. 컬렉션 API 개선

이 장에서는 자바 8, 자바 9에서 추가되어 프로그래밍을 더 편리하게 만들어 줄 새로운 컬렉션 API의 기능을 배운다.

컬렉션 팩토리

Arrays.asList() 팩토리 메서드로 리스트를 만들면 코드를 간단하게 줄일 수 있지만, 요소의 추가/삭제가 불가능하다.

List<String> friends = Arrays.asList("Raphael", "Olivia", "Thibaut");
friends.set(0, "Richard");
friends.add("Thibaut");

요소를 갱신하는 작업은 괜찮지만 요소를 추가하려 하면 Unsupported OperationException이 발생한다.

리스트 팩토리

List.of 팩토리 메서드를 이용해서 간단하게 리스트를 만들 수 있다.

List<String> friends = List.of("Raphael", "Olivia", "Thibaut");
friends.add("Chih-Chun");

하지만, 역시 요소를 추가하려하면 Unsupported OperationException이 발생한다. 컬렉션이 의도치 않게 변하는 것을 막기 위해 변경할 수 없는 리스트가 만들어졌기 때문이다.

집합 팩토리

List.of와 비슷한 방법으로 바꿀 수 없는 집합을 만들 수 있다.

Set<String> friends = Set.of("Raphael", "Olivia", "Thibaut");

Set.of에 중복된 요소를 넣으면 IllegalArgumentException이 발생한다. 집합은 중복 요소를 포함할 수 없기 때문이다.

맵 팩토리

맵을 만드려면 키와 값이 있어야 하기 때문에, 맵은 리스트나 집합보다는 조금 복잡하다. 자바 9에서 바꿀 수 없는 맵을 초기화하는 방법은 2가지가 있다.

Map<String, Integer> ageOfFriends = Map.of("Raphael", 30, "Olivia", 25, "Thibaut", 26);

10개 이하의 키와 쌍을 갖는 작은 맵을 만들 때는 이 메소드가 유용하지만, 그 이상의 맵에서는 Map.Entry<K,V> 객체를 인수로 받으며 가변 인수로 구현된 Map.ofEntries 팩토리 메서드를 이용하는 것이 좋다.

Map<String, Integer> ageOfFriends = Map.ofEntries(entry("Raphael", 30),
                                                  entry("Olivia", 25),
                                                  entry("Thibaut", 26));                                                 

리스트와 집합 처리

자바 8에서는 List, Set 인터페이스에 다음과 같은 메서드를 추가했다.

• removeIf: 프레디케이트를 만족하는 요소를 제거한다. List나 Set을 구현하거나 그 구현을 상속받은 모든 클래스에서 이용할 수 있다.
• replaceAll: 리스트에서 이용할 수 있는 기능으로 UnaryOperator 함수를 이용해 요소를 바꾼다.
• sort : List 인터페이스에서 제공하는 기능으로 리스트를 정렬한다.

removeIf 메서드

//기존 코드
for (Iterator<Transaction> iterator = transactions.iterator();iterator.hasNext();) {
    Transaction transaction = iterator.next();
    if(Character.isDigit(transaction.getReferenceCode().charAt(0))) {
        iterator.remove();
    }
}
//removeIf를 통해 개선한 코드
transactions.removeIf(transaction ->
    Character.isDigit(transaction.getReferenceCode().charAt(0)));

replaceAll 메서드

List 인터페이스의 replaceAll을 이용하면 리스트의 각 요소를 새로운 요소로 바꿀 수 있다.

referenceCodes.stream()
              .map(code -> Character.toUpperCase(code.charAt(0)) + code.subString(1))
              .collect(Collectors.toList())
              .forEach(System.out::println);

하지만 이 코드는 새 문자열 컬렉션을 만든다. 우리가 원하는 것은 기존 컬렉션을 바꾸는 것이므로 replaceAll을 이용해 개선해보자.

referenceCodes.replaceAll(code -> Character.toUpperCase(code.charAt(0)) + code.subString(1));

맵 처리

forEach 메서드

//기존 코드
for(Map.Entry<String, Integer> entry : ageOfFriends.entrySet()) {
    String friend = entry.getKey();
    Integer age = entry.getValue();
    System.out.println(friend + " is " + age + " years old");
}
//개선한 코드
ageOfFriends.forEach((friend, age) -> System.out.println(friend + " is " + age + " years old"));

정렬 메서드

Entry.comparingByValue와 Entry.comparingByKey를 이용하면 맵의 항목을 값 또는 키를 기준으로 정렬할 수 있다.

Map<String, String> favoriteMovies = Map.ofEntries(entry("Raphael", "Star Wars"),
                                    entry("Christina", "Matrix"),
                                    entry("Olivia", "James Bond"));
favoriteMovies.entrySet().stream()
              .sorted(Entry.comparingByKey())
              .forEachOrdered(System.out::println); //알파벳 순으로 처리

getOrDefault 메서드

찾으려는 키가 존재하지 않을 때 NullPointerException이 발생하는 것을 방지하기 위해 getOrDefault 메서드를 사용할 수 있다. getOrDefault는 요청 결과가 널이면 기본값을 반환한다.

favoriteMovies.getOrDefault("Olivia", "Matrix") //Olivia가 없으면 Matrix 출력

계산 패턴

맵에 키가 존재하는지 여부를 확인해야하는 경우가 있다. 이런 상황에서 다음의 세 가지 연산을 활용할 수 있다.

• computeIfAbsent : 제공된 키에 해당하는 값이 없으면(값이 없거나 널), 키를 이용해 새 값을 계산하고 맵에 추가한다. 키가 존재하지 않으면 값을 계산해 맵에 추가하고 키가 존재하면 기존 값을 반환한다.
• computeIfPresent : 제공된 키가 존재하면 새 값을 계산하고 맵에 추가한다.
• compute : 제공된 키로 새 값을 계산하고 맵에 저장한다.

삭제 패턴

자바 8에서는 키가 특정한 값과 연관되었을 때만 항목을 제거하는 오버로드 버전 메서드를 제공한다.

favoriteMovies.remove(key, value);

교체 패턴

• replaceAll : BiFunction을 적용한 결과로 각 항목의 값을 교체한다. List의 replaceAll과 유사하다.
• Replace : 키가 존재하면 맵의 값을 바꾼다.

합침

putAll을 사용하면 두 개의 맵을 합칠 수 있다. 하지만, 중복된 키에 유의해야 한다. forEach와 merge 메서드를 이용하면 충돌을 해결할 수 있다.

Map<String, String> everyone = new HashMap<>(family);
friends.forEach((k,v) ->
        everyone.merge(k, v, (movie1, movie2) -> movie1 + " & " + movie2));

지정된 키와 연관된 값이 없거나 널이면 merge는 키를 널이 아닌 값과 연결한다. 아니면 merge는 연결된 값을 주어진 매핑 함수의 결과 값으로 대치하거나 결과가 널이면 항목을 제거한다.
merge를 이용해 초기화 검사를 구현할 수도 있다.

moviesToCount.merge(movieName, 1L, (key, count) -> count + 1L);

이 코드는 키와 연관된 기존 값에 합쳐질 널이 아닌 값 또는 값이 없거나 키에 널 값이 연관되어 있다면 이 값을 키와 연결한다.

개선된 ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap은 동시성 친화적이며 최신 기술을 반영한 HashMap 버전이다. 내부 자료구조의 특정 부분만 잠궈 동시 추가, 갱신 작업을 허용한다. 따라서, 동기화된 Hashtable 버전에 비해 읽기 쓰기 연산 성능이 월등하다.

리듀스와 검색

ConcurrentHashMap은 스트림에서 봤던 것과 비슷한 세 가지 연산을 지원한다.

• forEach : 각 (키, 값) 쌍에 주어진 액션을 실행
• reduce : 모든 (키, 값) 쌍을 제공된 리듀스 함수를 이용해 결과로 합침
• search : 널이 아닌 값을 반환할 때까지 각 (키, 값) 쌍에 함수를 적용

다음처럼 키에 함수 받기, 값, Map.Entry, (키, 값) 인수를 이용한 네 가지 연산 형태를 지원한다.

• 키, 값으로 연산(forEach, reduce, search)
• 키로 연산(forEachKey, reduceKeys, searchKeys)
• 값으로 연산(forEachValue, reduceValues, searchValues)
• Map.Entry 객체로 연산(forEachEntry.reduceEntries, searchEntries)

이 연산들은 ConcurrentHashMap의 상태를 잠그지 않고 연산을 수행하기 때문에, 이 연산들에 제공한 함수는 계산이 진행되는 동안 바뀔 수 있는 객체, 값, 순서 등에 의존하지 않아야 한다.
또한, 이들 연산에 병렬성 기준값 을 지정해야 한다. 맵의 크기가 주어진 기준값보다 작으면 순차적으로 연산을 실행한다. 기준값을 1로 지정하면 병렬성을 극대화하고, Long.MAX_VALUE로 지정하면 한 개의 스레드로 연산을 실행한다.

계수

ConcurrentHashMap은 맵의 매핑 개수를 반환하는 mappingCount를 제공한다. 기존 size 대신 새 코드에서는 int를 반환하는 mappingCount를 사용하는 것이 좋다. 그래야 매핑의 개수가 int의 범위를 넘어서는 상황에 대처할 수 있기 때문이다.

집합뷰

ConcurrentHashMap은 ConcurrentHashMap을 집합뷰로 반환하는 KeySet이라는 새 메서드를 제공한다. 맵을 바꾸면 집합도 바뀌고 반대로 집합을 바꾸면 맵도 영향을 받는다.