[Practical-Java] 13. Parallel Programming-JAVA 8 : Spliterator

in Java on Java Practical


자바의 Spliterator는 Java 8에서 도입된 인터페이스로, Iterator와 Iterable 인터페이스의 확장된 것이다. Spliterator는 “splitable iterator”의 줄임말로, 요소를 순차적으로 탐색하면서 필요에 따라 분할할 수 있는 기능을 제공한다. 이는 주로 병렬 프로그래밍을 위해 설계되었다. Collection 인터페이스를 구현하는 클래스는 spliterator() 메서드를 통해 Spliterator 객체를 제공할 수 있다.


병렬 프로그래밍 : JAVA 8-분할반복

1. 개념 및 정의

Spliterator는 컬렉션의 요소를 탐색하고, 필요한 경우 분할할 수 있는 방법을 제공하는 인터페이스다. 분할 기능은 병렬 처리를 용이하게 하기 위해 설계되었으며, Spliterator는 tryAdvance, trySplit, estimateSize, characteristics와 같은 주요 메서드를 포함한다.

특징

  1. 분할 가능성(TrySplit): Spliterator의 가장 중요한 특징은 trySplit() 메서드를 통해 자신을 부분적으로 분할하여 일부 요소를 포함하는 새로운 Spliterator를 반환할 수 있다는 점이다. 이는 병렬 처리에서 작업을 여러 스레드에 분배할 때 유용하다.
  2. 정확한 크기 추정(EstimateSize): estimateSize() 메서드는 탐색해야 할 요소의 대략적인 수를 반환한다. 이는 분할 전략을 결정하는 데 도움을 준다.
  3. 특성(Characteristics): characteristics() 메서드는 Spliterator의 특성을 나타내는 정수를 반환한다. 이 특성들은 Spliterator가 정렬된 순서(SORTED), 고정된 크기(SIZED), 요소의 변경 불가능(IMMUTABLE), 그리고 더 많은 특성을 포함할 수 있다.

장점

  1. 향상된 병렬 처리: Spliterator는 병렬 스트림 처리에 적합하도록 설계되어 있으며, 병렬 처리를 통해 프로그램의 성능을 향상시킬 수 있다.
  2. 효율적인 요소 처리: 각 Spliterator는 독립적으로 요소를 처리할 수 있으며, 이는 데이터 구조를 효율적으로 탐색하고 처리할 수 있게 한다.
  3. 유연한 처리 전략: 다양한 특성과 분할 가능성을 통해, 개발자는 데이터를 처리하는 데 필요한 전략을 유연하게 선택할 수 있다.

Spliterator는 특히 큰 데이터 셋을 다룰 때나 멀티 코어 프로세서의 이점을 최대한 활용하고자 할 때 매우 유용하다. 예를 들어, Java의 Stream API에서는 Spliterator를 사용하여 요소들을 병렬로 처리하고 결과를 효율적으로 합치는 작업을 수행한다. 이러한 처리는 데이터의 분산 처리 및 빠른 접근이 필요할 때 큰 이점을 제공한다.

Java의 Spliterator 인터페이스는 여러 주요 메서드를 제공한다. 이들 각각의 메서드는 컬렉션 또는 스트림의 요소를 탐색하고, 분할하는데 특화된 기능을 수행한다. 여기에 Spliterator의 주요 메서드들을 설명하겠다:


2. 주요 메서드

1. tryAdvance(Consumer<? super T> action)

  • 기능: Spliterator의 요소들을 순차적으로 소비하며, 각 요소에 대해 지정된 action을 수행한다. action은 Consumer 인터페이스를 구현한 람다 표현식 또는 메서드 참조일 수 있다.
  • 반환 값: 요소가 있어 action을 수행했다면 true를, 더 이상 처리할 요소가 없으면 false를 반환한다.

2. trySplit()

  • 기능: Spliterator를 두 부분으로 분할하려고 시도한다. 호출 결과로, 원래 Spliterator의 일부 요소를 포함하는 새로운 Spliterator 객체가 반환된다.
  • 반환 값: 성공적으로 분할된 경우 새로운 Spliterator를 반환하고, 분할할 수 없는 경우 null을 반환한다. 이 메서드는 주로 병렬 처리에 사용된다.

3. estimateSize()

  • 기능: 탐색해야 할 요소들의 추정 개수를 반환한다. 이 값은 정확하지 않을 수 있으며, 단지 추정치다.
  • 반환 값: 남아 있는 요소들의 추정 개수를 long 타입으로 반환한다.

4. characteristics()

  • 기능: Spliterator의 특성을 나타내는 비트 값 집합을 반환한다. 이 특성들은 Spliterator의 행동 방식을 정의하며, 예를 들어 정렬된 순서(SORTED), 요소 크기가 고정(SIZED), 변경 불가능(IMMUTABLE) 등을 포함할 수 있다.
  • 반환 값: 특성을 나타내는 int 비트 값이다.

5. getComparator()

  • characteristics() 메서드에 SORTED 플래그가 설정된 경우, 이 메서드를 사용하여 Spliterator가 정렬된 순서를 유지하는 데 사용하는 Comparator 객체를 얻을 수 있다.
  • 반환 값: Spliterator가 정렬된 경우, 해당 Comparator를 반환한다. 정렬되지 않은 경우 IllegalStateException을 발생시킨다.

6. forEachRemaining(Consumer<? super T> action)

  • 기능: 남아 있는 모든 요소에 대해 주어진 action을 수행한다. 이 메서드는 내부적으로 tryAdvance를 반복적으로 호출하여 모든 요소를 처리한다.
  • 반환 값: 없다 (void). 모든 요소에 대해 action을 실행한다.


3. Spliterator 이용한 병렬 처리

Spliterator 는 분할하는 역할을 하지 병렬 처리를 하려면 Fork/Join 프레임워크와 결합해서 구현해야 한다.

try {
    List<PayAccount> payAccountList = getDummyBankAccountList();

    // Spliterator 객체 생성
    Spliterator<PayAccount> spliterator1 = payAccountList.spliterator();
    // Spliterator 분리
    Spliterator<PayAccount> spliterator2 = spliterator1.trySplit();

    // 첫 번째 부분 처리
    Runnable task1 = ()-> {
        spliterator1.forEachRemaining((spliterator)->{
            try {
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println("# ID: " + spliterator.getAccountId() + ", ThreadName: " + Thread.currentThread().getName());
            } catch (InterruptedException ex) {
                ex.printStackTrace();
            }
        });
    };

    // 두 번째 부분 처리
    Runnable task2 = ()-> {
        spliterator2.forEachRemaining((spliterator)->{
            try {
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println("# ID: " + spliterator.getAccountId() + ", ThreadName: " + Thread.currentThread().getName());
            } catch (InterruptedException ex) {
                ex.printStackTrace();
            }
        });
    };

    // 스레드 생성 및 시작
    Thread thread1 = new Thread(task1);
    Thread thread2 = new Thread(task2);
    thread1.start();
    thread2.start();

    // 스레드가 끝날 때까지 대기
    thread1.join();
    thread2.join();

} catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
}