모던 자바 인 액션 3 - 람다

UkJJang·2022년 3월 16일

람다 표현식이란 ?

람다 표현식은 익명 클래스처럼 이름이 없는 함수면서 메서드를 인수로 전달할 수 있다.

람다란 무엇인가?

메서드로 전달할 수 있는 익명 함수를 단순화한 것이라고 할 수 있다.
람다 표현식에는 이름은 없지만, 파라미터 리스트, 바디, 반환 형식, 발생할 수 있는 예외 리스트는 가질 수 있다.
- 익명 : 보통의 메서드와 달리 이름이 없기 때문에 "익명"이라 표현한다. 구현해야 할 코드에 대한 걱정거리가 줄어든다.
- 함수 : 람다는 메서드처럼 특정 클래스에 종속되지 않으므로 함수라고 부른다. 하지만 메서드처럼 파라미터 리스트, 바디, 반환형식, 예외 리스트를 포함한다.
- 전달 : 람다 표현식을 메ㅓ드 인수로 전달하거나 변수로 저장할 수 있다.
- 간결성 : 익명 클래스처럼 많은 자잘구레한 코드를 구현할 필요가 없다.

람다를 사용하면 동작 파라미터 형식의 코드를 더 쉽게 구현할 수 있다.

        Comparator<Apple> comparator1 = new Comparator<>() {
            @Override
            public int compare(Apple o1, Apple o2) {
                return o1.getWeight() - o2.getWeight();
            }
        };

		// 람다를 사용하면 훨씬 더 간결해진다.
        Comparator<Apple> comparator2 = 
        			(Apple a1, Apple a2) -> a1.getWeight() - a2.getWeight();

중요한 것은 비교를 하는데 필요한 코드를 전달할 수 있다는 점이다.
람다 표현식을 사용하면 compare 메서드의 바디를 직접 전달하는 것 처럼 코드를 전달할 수 있다.

람다 표현식 사용법은 파라미터, 화살표, 바디로 이루어진다.
(Apple a1, Apple a2) : 람다 파라미터
-> : 화살표
a1.getWeight() - a2.getWeighte(); : 람다 바디

람다 예제

        // 불리언 표현식
        (List<String> list) -> list.isEmpty();
        
        // 객체 생성
        () -> new Apple(10);
        
        // 객체에서 소비
        (Apple a) -> {
            System.out.println(a.getWeight());
        }
        
        // 객체에서 선택 / 추출
        (String s) -> s.length();
        
        // 두 값을 조합
        (int a1, int a2) -> a1 * a2;
        
        // 두 객체 비교
        (Apple a1, Apple a2) -> a1.getWeight() > a2.getWeight();

어디에 어떻게 사용될까?

함수형 인터페이스라는 문맥에서 람다를 사용할 수 있다.

함수형 인터페이스

Predicate 인터페이스로 필터 메서드를 파라미터 했던 예제를 떠올려 보자. 이 Predicate가 함수형 인터페이스다. 오직 하나의 추상 메서드만 지정하기 때문이다.
간단히 말해 함수형 인터페이스는 정확히 하나의 추상 메서드를 지정하는 인터페이스다. 지금까지 살펴본 함수형 인터페이스에는 Comparator, Runnable 등이 있다.

public interface Predicate<T> {
	boolean test(T t);
}

함수형 인터페이스는 어디에 사용할 수 있을까?

람다 표현식으로 함수형 인터페이스의 추상 메서드 구현을 직접 전달할 수 있으므로 전체 표현식을 함수형 인터페이스의 인스턴스로 취급할 수 있다.

함수 디스크립터

함수형 인터페이스의 추상 메서드 시그니처는 람다 표현식의 시그니처를 가리킨다. 람다 표현식의 시그니처를 서술하는 메서드를 함수 디스크립터 라고 부른다.
예를들어 Runnable 인터페이스의 유일한 추상 메서드 run은 인수와 반환값이 없으므로 void이다. Runnable 인터페이스는 인수와 반환값이 없는 시그니처로 생각할 수 있다.


@FunctionalInterface
public interface BufferedReaderProcessor {

    String process(BufferedReader br) throws IOException;
    
}
    // 기존
    public String processFile1() throws IOException {
        try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("data.txt"))) {
            return br.readLine();
        }
    }

    // 람다 사용
    public String processFile2(BufferedReaderProcessor p) throws IOException {
        try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("data.txt"))) {
            return p.process(br);
        }
    }

    public void execute() throws IOException{

        processFile2((BufferedReader br) -> br.readLine());
        processFile2((BufferedReader br) -> br.readLine()+br.readLine());


    }

Predicate

Predicate 인터페이스는 test라는 추상메서드를 정의하며 test는 제네릭 형식 T의 객체를 인수로 받아 불리언을 반환합니다.
우리가 만들었던 인터페이스와 같은 형태인데 따로 정의할 필요 없이 바로 사용할 수 있다는 점이 특징입니다.
T 형식의 객체를 사용하는 불리언 표현식이 필요한 상황에서 Predicate 인터페이스를 사용할 수 있습니다.

    public <T> List<T> filter(List<T> list, Predicate<T> p) {
        List<T> results = new ArrayList<>();
        for (T t : list) {
            if (p.test(t)) {
                results.add(t);
            }
        }
        return results;
    }

    public static void main(String[] args) {

        Predicate<String> predicate = (String s) -> !s.isEmpty();
        List<String> list = new ArrayList<>();
        List<String> nonEmpty = filter(list, predicate);    
    
    }

Consumer

Consumer 인터페이스는 제네릭 형식 T 객체를 받아 void를 반환하는 accept라는 추상 메서드를 정의합니다.
T 형식의 객체를 인수로 받아서 어떤 동작을 수행하고 싶을 때 Consumer 인터페이스를 사용할 수 있습니다.
예를들어 Integer 리스트를 인수로 받아서 각 항목에 어떤 동작을 수행하는 forEach 메서드를 정의할 때 Consumer를 사용할 수 있습니다.

    public static <T> void forEach(List<T> list, Consumer<T> consumer) {
        for (T t : list) {
            consumer.accept(t);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        forEach(Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5), (Integer i) -> System.out.println(i));
    }

Function

Function 인터페이스는 제네릭 형식 T를 인수로 받아서 제네릭 형식 R 객체를 반환하는 추상 메서드 apply를 정의합니다.
입력을 출력으로 매핑하는 람다를 정의할 때 Function 인터페이스를 활용할 수 있습니다.
예를들어 사과의 무게 정보를 추출하거나 문자열을 길이와 매핑 등 다양한 예제에 활용할 수 있습니다.

    static public <T, R> List<R> map(List<T> list, Function<T, R> f) {
        List<R> result = new ArrayList<>();
        for (T t : list) {
            result.add(f.apply(t));
        }
        return result;
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> result = map(Arrays.asList("lambda", "TTT", "RRRR"),
                (String s) -> s.length()
        );
        System.out.println(result);
    }

기본형 특화!

위의 세 개의 제네릭 함수형 인터페이스를 살펴봤다. 하지만 특화된 형식의 함수형 인터페이스도 있다.
자바의 모든 형식은 참조형(Integer, Byte, Object, List) 아니면 기본형(int, double)에 해당한다. 하지만 제네릭 파라미터에는 참조형만 사용할 수 있다. 제네릭의 내부 구현때문에 어쩔 수 없는 일이다.
자바에서는 기본형을 참조형으로 변환하는 기능을 제공한다. 이 기능을 박싱(Boxing)이라고 한다.
참조형을 기본형으로 바꾸는 동작을 언박싱(Unboxing)이라고 한다.
또한 편리하게 코드를 구현할 수 있도록 박싱과 언박싱이 자동으로 이루어지는 오토박싱(autoboxing)이라는 기능도 제공한다. 예를들어 다음은 유효한 코드다
```
List<Integer> list = new ArrayList<>();
for(int i=300; i<400; i++) {
  list.add(i)
}                	
```
하지만 이런 변환 과정은 비용이 소모된다. 박싱한 값은 기본형을 감싸는 래퍼며 힙에 저장된다. 따라서 박싱한 값은 메모리를 더 소비하며 기본형을 가져올 때도 메모리를 탐색하는 과정이 필요하다.

자바8 에서는 기본형을 입출력으로 사용하는 상황에서 오토박싱 동작을 피할 수 있도록 특별한 버전의 함수형 인터페이스를 제공한다. 예를들어 아래 예제에서 IntPredicate는 1000이라는 값을 박싱하지 않지만 Predicate는 1000이라는 값을 Integer 객체로 박싱한다.


  public interface IntPredicate {
  	boolean test(int t);
  }
  
  IntPredicate evenNumbers = (int i) -> i % 2 == 0;
  evenNumbers.test(1000); // 참 (박싱없음)
  
  Predicate<Integer> oddNumbers = (Integer i) -> i % 2 != 0;
  oddNumbers.test(1000) // 거짓(박싱)

일반적으로 특정 형식을 입력으로 받는 함수형 인터페이스의 이름 앞에는 DoublePredicate, IntConsumer, LongBinaryOperator, IntFucntion처럼 형식명이 붙는다.
Function 인터페이스는 ToIntFunction, IntToDoubleFunction 등의 다양한 출력 형식 파라미터를 제공한다.