[Java 8] Stream API 면접 질문과 답변

2024-07-25

Java, Java8, Lambda, Programming, Stream, Stream Api

Java 면접을 준비하고 계신다면 이 글이 가장 유용할 것입니다. Java 버전의 지속적인 업그레이드 이후 면접 질문도 증가했기 때문입니다. 여기에서는 가장 자주 묻는 Java 8 Stream API 면접 질문과 답변을 정리했습니다.

Stream API

Stream API는 면접에서 면접관이 가장 많이 선택하는 주제 중 하나입니다. 가장 많이 사용되는 Stream API 질문의 개념을 알아보세요. Java 8의 Stream API에 대한 몇 가지 질문과 답변을 살펴보겠습니다.

1. Stream API란 무엇인가요?

Java 8은 java.util.stream이라는 새로운 추가 패키지를 제공합니다. 이 패키지는 클래스, 인터페이스, 열거형 등으로 구성되어 요소에 대한 함수형 연산을 허용합니다.
java.util.stream 패키지를 사용하여 Stream API를 사용할 수 있습니다.
Stream을 사용하여 한 데이터 구조에서 다른 데이터 구조로 filter, collect, print 및 변환할 수 있습니다.
Stream API는 요소를 저장하지 않습니다. Stream을 사용하여 수행한 작업은 소스를 수정하지 않습니다.

2. Collection과 Stream의 차이점은 무엇인가요?

Collection과 Stream의 주요 차이점은 Collection에는 요소가 포함되어 있지만 Stream에는 요소가 포함되어 있지 않다는 것입니다.
Stream은 요소가 Collection 또는 배열로 저장되는 뷰에서 작동하지만 다른 뷰와 달리 Stream에 대한 변경 사항은 원래 Collection에 반영되지 않습니다.

3. Stream API의 중간 연산(Intermediate operation)이란 무엇인가요?

중간 연산은 Stream을 출력으로 반환하고 Stream에서 터미널 연산이 호출될 때까지 중간 연산이 실행되지 않습니다. 이를 지연 평가라고 합니다.
Stream API의 중간 연산은 현재 데이터를 처리한 다음 새 Stream을 반환합니다.
중간 연산이 실행되면 새 Stream만 생성됩니다.

예: map(), limit(), filter(), skip(), flatMap(), sorted(), distinct(), peek()

4. Stream API에서 터미널 연산(Terminal operation)이란 무엇인가요?

이름에서 알 수 있듯이 터미널은 Stream 파이프라인의 마지막 작업을 의미합니다. 터미널 연산은 Stream을 통과하여 결과 또는 Collection을 생성하지만 새 Stream은 생성하지 않습니다.
터미널 연산은 모든 중간 연산이 적용된 후 Stream의 결과를 생성하며, 터미널 연산이 수행되면 더 이상 Stream을 사용할 수 없습니다.
Stream 파이프라인은 소스(Collection, array, function 또는 I/O channel)로 구성되며, 파이프라인에서 중간 작업을 호출하고 마지막으로 터미널 작업이 수행되어 Stream 파이프라인이 소비되고 닫힌 것으로 표시됩니다.
파이프라인의 끝에는 하나의 터미널 작업만 있을 수 있습니다. 닫힌 Stream에서 작업을 수행하면 Stream이 이미 작업되었거나 닫혔기 때문에 java.lang.IllegalStateException이 발생합니다.

예:

collect()
forEach()
forEachOrdered()
findAny()
findFirst()
toArray()
reduce()
count()
min()
max()
anyMatch()
allMatch()
noneMatch()

5. map() 함수는 어떤 기능을 하나요? 왜 사용하나요?

map() 함수는 자바에서 map 함수 연산을 수행합니다. 즉, 한 유형의 객체를 다른 유형으로 변환할 수 있습니다.
문자열 목록이 있고 정수 목록을 변환하고 싶다면, map() 함수를 사용하여 문자열을 정수로 변환합니다. 예를 들어, parseInt()를 map()에 적용하면 목록의 모든 요소에 해당 변환을 적용하여 정수 목록을 반환합니다.

1
2
3

List<Integer> list = pattern.splitAsStream(ints)
                    .map(Integer::valueOf)
                    .collect(Collectors.toList());

6. filter() 메서드는 어떤 기능을 하나요? 언제 사용하나요?

filter()는 조건부 함수를 사용하여 지정한 특정 조건을 만족하는 요소를 필터링하는 데 사용됩니다.
predicate 함수는 객체를 받아 boolean을 반환하는 함수에 불과합니다.
예를 들어, 정수 목록이 있고 짝수 정수 목록을 원한다고 가정해 보겠습니다.

List<Integer> list = Arrays.asList(10, 15, 8, 49, 25, 98, 32);
list.stream()
    .filter(n -> n % 2 == 0)
    .forEach(System.out::println);

7. flatMap() 메서드는 어떤 기능을 하나요?

flatMap()는 map 함수의 확장입니다. 한 객체를 다른 객체로 전송하는 것 외에도 객체를 평평하게 만듭니다.
예: 목록 데이터의 목록이 있고 목록의 모든 요소를 하나의 목록으로 결합하고 싶다고 가정해 보겠습니다. 이 경우 flatMap()을 사용할 수 있습니다.

List<Integer> evens = Arrays.asList(2, 4, 6);
List<Integer> odds = Arrays.asList(3, 5, 7);
List<Integer> primes = Arrays.asList(2, 3, 5, 7, 11);
List<Integer> numbers = Stream.of(evens, odds, primes)
                          .flatMap(list -> list.stream())
                          .collect(Collectors.toList());
System.out.println("flattend list: " + numbers)                    ;

// Output: flattend list: [2, 4, 6, 3, 5, 7, 2, 3, 5, 7, 11]

8. Java Stream에서 predicate Interface란 무엇인가요?

Predicate는 객체를 받아서 boolean 값을 반환하는 함수를 나타내는 함수형 인터페이스입니다.
이는 원하지 않는 요소를 필터링하기 위해 Predicate를 사용하는 filter()와 같은 여러 Stream 함수에서 사용됩니다.

9. Stream API에서 peek() 메서드는 어떤 기능을 하나요?

Stream 클래스의 peek() 메서드를 사용하면 Stream 파이프라인을 들여다볼 수 있습니다.
peek()는 각 요소에 대해 지정된 작업을 수행한 후 Stream의 요소로 구성된 Stream을 반환합니다. 이 함수는 각 중간 작업 후에 값을 인쇄할 때 유용합니다.
각 단계를 들여다보고 콘솔에 의미 있는 메시지를 인쇄할 수 있습니다. 일반적으로 람다 표현식 및 Stream 처리와 관련된 문제를 디버깅하는 데 사용됩니다.

List<Integer> list = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5));

List<Integer> ans = list.stream()
        .filter(value -> value % 2 == 0)
        .peek(value -> System.out.println("Filtered " + value))
        .map(value -> value * 10)
        .collect(Collectors.toList());

System.out.println(Arrays.toString(ans.toArray()));

// Output:
Filtered 2
Filtered 4
[20, 40]

10. Stream API의 map()과 flatMap()의 차이점은 무엇인가요?

Java 8에서 map()과 flatMap()의 주요 차이점은 다음과 같습니다.

map() 연산에 전달하는 함수는 단일 값을 반환합니다.
flatMap() 연산에 전달하는 함수는 값의 Stream을 반환합니다.
flatMap()은 map과 flat 연산의 조합입니다.
map()은 변환에만 사용되지만 flatMap()은 변환과 평탄화 모두에 사용됩니다.

map() 예시

List<String> names = Arrays.asList("Saket", "Trevor", "Franklin", "Michael");
List<String> upperCase = names.stream()
              .map(String::toUpperCase)
              .collet(Collectors.toList());
upperCase.forEach(System.out::println);

flatMap() 예시

List<List<String>> names = Arrays.asList(Arrays.asList("Saket", "Trevor"),
                              Arrays.asList("Shawn", "Franklin"),
                              Arrays.asList("johnty", "Sean"));
List<String> start = names.stream()
                      .flatMap(firstName -> firstName.stream())
                      .filter(s -> s.startsWith("s"))
                      .collet(Collectors.toList());
start.forEach(System.out::println);

11. 배열을 Stream으로 변환할 수 있나요?

예, Java를 사용하여 배열을 Stream으로 변환할 수 있습니다.
Stream 클래스는 가변 매개변수를 허용하는 Stream.of(T...)와 같이 배열에서 Stream을 만드는 팩토리 함수를 제공하며, 배열을 제공할 수도 있습니다.

1
2
3

String[] languages = {"Java", "Python", "JavaScript"};
Stream stream = Stream.of(languages);
stream.forEach(System.out::println);

12. Stream API의 Stateful 및 Stateless 중간 작업이란 무엇인가요?

Stateful 연산은 skip(), distinct(), limit(), sorted()입니다. 나머지 모든 Stream 연산은 stateless입니다.
연산이 현재 요소를 처리하기 위해 지금까지 처리한 요소의 정보를 유지해야 하는 경우, 이는 stateful 연산입니다.
예시: Distinct 연산은 지금까지 처리한 모든 값을 추적해야 하며, 이 정보를 기반으로 현재 값이 고유한 값인지 또는 이전에 처리된 적이 있는 값인지를 판단하여 현재 값을 새 Stream(Distinct 연산 출력)에 추가하거나 값을 무시하고 새 Stream에 추가하지 않을 수 있습니다.

13. Stream의 findFirst()와 findAny()의 차이점은 무엇인가요?

이름에서 알 수 있듯이 findFirst() 함수는 Stream에서 첫 번째 요소를 찾는 데 사용되는 반면, findAny() 함수는 Stream에서 모든 요소를 찾는 데 사용됩니다.
findFirst()는 pre-deterministic이지만 findAny()는 non-deterministic입니다. 프로그래밍에서 결정적(deterministic)이란 출력이 시스템의 입력 또는 초기 상태에 기반한다는 것을 의미합니다.

14. Parallel Stream이란 무엇인가요? 목록을 Parallel Stream으로 변환하는 방법은 무엇인가요?

Java 8의 눈에 띄는 기능 중 하나는 Java Parallel Stream입니다. 이는 프로세서의 다양한 코어를 활용하기 위한 것입니다.
기본적으로 모든 Stream 작업은 명시적으로 병렬로 지정되지 않는 한 Java에서 순차적으로 이루어집니다. Java에서 Parallel Stream은 두 가지 방법으로 생성됩니다.

순차 Stream에서 parallel() 메서드를 호출합니다.
Collection에서 parallelStream() 메서드를 호출합니다.

Parallel Stream은 프로그램 실행 시간을 최소화하기 위해 동시에 처리할 수 있는 독립적인 작업이 많을 때 유용합니다.
모든 Java 코드에는 일반적으로 순차적으로 실행되는 하나의 처리 Stream만 있습니다. 하지만 Parallel Stream을 사용하면 Java 코드를 두 개 이상의 스트림으로 분리하여 각각의 코어에서 병렬로 실행할 수 있으며, 그 결과는 개별 결과의 조합으로 나타납니다.
이러한 Stream이 실행되는 순서는 당사가 통제할 수 없습니다. 따라서 개별 항목의 실행 순서가 최종 결과에 영향을 미치지 않는 경우에는 Parallel Stream을 사용하는 것이 좋습니다.

parallel(): 기존 순차 Stream에서 parallel() 메서드를 호출하여 병렬 스트림으로 만듭니다.

Stream<Integer> stream = Stream.of(1, 2, 3, 4, 5);
stream.parallel().forEach(System.out::println);

Output:
3
5
4
1
2

parallelStream(): List, Set 등과 같은 Java Collection에서 parallelStream()을 호출하여 병렬 스트림으로 만듭니다.

List<Integer> list = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5));
list.parallelStream().forEach(System.out::println);

Output:
3
1
5
4

Java Stream에 대해 기억해야 할 중요한 사항

Stream은 데이터 구조가 아니라 연산 파이프라인에서 처리할 수 있는 요소의 시퀀스입니다.
Stream은 중간 연산과 터미널 연산이라는 두 가지 유형의 연산을 지원합니다. 중간 연산은 Stream을 변환하거나 필터링하는 반면, 터미널 연산은 결과 또는 부작용을 생성합니다.
Stream은 지연 처리되도록 설계되었기 때문에 터미널 연산이 실행될 때 요소들이 on-demand 방식으로 처리됩니다.
적절한 리소스 관리를 위해 close() 메서드를 사용하거나 try-with-resources를 활용하여 I/O 채널 또는 리소스에서 열린 Stream을 닫는 것이 중요합니다.
Java Stream이 모든 시나리오에 적합한 것은 아닙니다. 경우에 따라서는 루프를 사용하는 전통적인 반복이 더 적절하고 효율적일 수 있습니다.

hgko's IT Blog

ProgrammingLanguageJava