Stream APIの分類学 - yohhoyの日記

Java 8で導入されたStream APIの分類についてメモ。

ストリーム型

java.lang.streamパッケージでは4種類のインタフェースが提供される。いずれもBaseStream<T,S>インタフェースを継承する。

インタフェース	用途
`Stream<T>`	`T`型ストリーム（ジェネリクス）
`IntStream`	プリミティブ型`int`ストリーム
`LongStream`	プリミティブ型`long`ストリーム
`DoubleStream`	プリミティブ型`double`ストリーム

ストリームパイプライン中の中間操作*1により、任意のストリーム型相互変換が可能。

ストリームパイプライン構成要素

ストリームパイプライン(stream pipeline)は、1個の「ソース」、0個以上の「中間操作」、1個の「終端操作」から構成される。ソースと中間操作はストリーム型を返すため、メソッドチェイン形式で処理をつなげてストリームパイプラインを表現する。ストリームパイプラインの動作は、ソースまたは中間操作*2が提供するスプリッテレータSpliterator特性とストリーム特性、それぞれの中間操作および終端操作の種別から、それらの組み合わせに応じて決定される。

スプリッテレータ(spliterator)特性
- 有限長(SIZED, SUBSIZED)／無限
- 整列済み(SORTEDかつORDERED)／順序付け(ORDERED)／非順序付け
- 変更不可(IMMUTABLE)／並行変更可能(CONCURRENT)／その他
- 一意性保証(DISTINCT)／保証なし
- 非null保証(NONNULL)／null許容
ストリーム(stream)特性
- 順次処理ストリーム(sequential)
- 並列処理ストリーム(parallel)
中間操作(intermediate operation)
- ステートレス(stateless)操作
- ステートフル(stateful)操作: distinct(), sorted(), skip(), limit()
- 短絡(short-circuiting)操作: limit()
- 副作用(side-effect)操作: peek()
終端操作(terminal operation)
- リダクション操作
  - 並行リダクション(concurrent reduction): collect()（一定条件を満たすとき）
  - 可変リダクション(mutable reduction): collect()
  - リダクション(reduction)
- 短絡(short-circuiting)操作: anyMatch(), allMatch(), noneMatch(), findFirst(), findAny()
- 副作用(side-effect)操作: forEach(), forEachOrdered()
- その他: iterator(), spliterator()

コレクタ構成要素

終端操作の一種、リダクション操作はCollector<T,A,R>インタフェースにより一般化される。コレクタ(collector)は、サプライヤ関数＋アキュムレータ関数＋コンバイナ関数＋フィニッシャ関数と、コレクタ特性にて記述される。

サプライヤ(supplier)関数: 空の可変結果コンテナ型Aの供給（() -> A）
アキュムレータ(accumulator)関数: 可変結果コンテナ型Aへの要素型Tの蓄積処理（A + T -> void）
コンバイナ(combiner)関数: 2つの可変結果コンテナ型Aの結合演算（A + A -> A）
フィニッシャ(finisher)関数: 最終的な可変結果コンテナ型Aから結果コンテナRへの変換（A -> R）

コレクタは下記コレクタ特性Collector.Characteristicsの和集合を持つ。

並行コレクタ(CONCURRENT): アキュムレータ関数を並行呼出可能（可変結果コンテナAがスレッドセーフ）*3
非順序コレクタ(UNORDERED): 入力順序を維持しない（結果コンテナRが順序性を維持しない）*4
恒等フィニッシャ(IDENTITY_FINISH): フィニッシャ関数を省略可能（Collector<T,R,R>）