CHAP 08. 람다 표현식의 조합

Functional Programming in Java 8의 Chapter 8을 요약한 내용 입니다.

OOP를 사용할 때는 종종 상태(state)를 변형하곤 한다. OOP를 함수형 스타일과 혼합하여 사용하면, 결향화된 객체를 연결된 결합 함수들로 넘겨서 객체 자체를 변형할 수 있다. 이것은 확장하기 쉬운 코드를 생성해주며 함수들을 조합하는 방법을 간단하게 변경하여 다른 결과를 만들어 낼 수도 있다.

함수 조합의 사용

OOP 패러다임은 개발자들이 추상화, 캡슐화 그리고 다형성을 이해하는 데 도움을 준다. 함수형 스타일로 프로그래밍하면 고차 함수를 조합하고 불변성과 함수들의 사용을 가능한 최대로 활용할 수 있다.

public static void main(final String[] args) {
    final BigDecimal HUNDRED = new BigDecimal("100");
    System.out.println("Stocks priced over $100 are " + 
       Tickers.symbols.stream()
                       .filter(
													symbol -> YahooFinance.getPrice(symbol).compareTo(HUNDRED) > 0)
                       .sorted()
                       .collect(joining(", ")));
}

• 일련의 오퍼레이션들이 체인으로 묶여서 동작한다.

• 주식 시세표 심볼의 스트림은 필터링되고 정렬되며 나중에는 출력을 위해 연결된다.

• 조합 함수를 사용하면 원래의 심볼 리스트는 수정하지 않고 그대로 둔 상태에서 리스트를 심볼의 필터링된 스트림으로 변경한다.

• 마지막으로 출력을 위해 최종 스트림에 있는 심볼들을 서로 연결시킨다.

맵리듀스의 사용

맵리듀스 패턴에서는 두 가지의 오퍼레이션을 사용한다.

• 컬렉션에 있는 각 엘리먼트에 대해 실행하는 오퍼레이션

• 최종 결과를 위해 기존의 결과를 조합하는 오퍼레이션

연산을 위한 준비

주식의 이름과 가격을 좀 더 쉽게 처리하기 위해 불변 필드를 갖는 클래스를 생성하자

public class StockInfo {

    public final String ticker;
    public final BigDecimal price;

    public StockInfo(final String symbol, final BigDecimal thePrice) {
        ticker = symbol;
        price = thePrice;
    }

    public String toString() {
        return String.format("ticker: %s price: %g", ticker, price);
    }
}

유틸성 메서드를 작성해보자.

public class StockUtil {

		// 가격 정보를 리턴해주는 메서드
    public static StockInfo getPrice(final String ticker) {
        return new StockInfo(ticker, YahooFinance.getPrice(ticker));
    }
    
		// 특정 가격보다 작은 주식 리스트 확인하는 메서드
    public static Predicate<StockInfo> isPriceLessThan(final int price) {
        return stockInfo -> stockInfo.price.compareTo(BigDecimal.valueOf(price)) < 0;
    }

		// 가장 높은 가격을 갖는 주식을 선택하는 메서드
    public static StockInfo pickHigh(final StockInfo stock1, final StockInfo stock2) {
        return stock1.price.compareTo(stock2.price) > 0 ? stock1 : stock2;
    }

}

명령형 스타일에서 벗어나기

$500 이하의 주식에서 가장 높은 가격의 주식을 선택하는 로직을 명령형으로 작성해보자.

public static void main(String[] args) {
    StockInfo highPriced = new StockInfo("", BigDecimal.ZERO);
    final Predicate<StockInfo> isPriceLessThan500 = StockUtil.isPriceLessThan(500);

    for (String symbol : Tickers.symbols) {
        StockInfo stockInfo = StockUtil.getPrice(symbol);

      if (isPriceLessThan500.test(stockInfo)) {
        highPriced = StockUtil.pickHigh(highPriced, stockInfo);
      }
    }
    System.out.println("High priced under $500 is " + highPriced);
}

위의 코드에서 재활용할 수 있는 부분은 거의 없다. 원래의 세 단계 과정이 있는 버전으로 되돌아가서 각 파츠를 재사용할 수 있는 함수로 모듈화할 수 있다.

함수형 스타일로 바꾸기

public static void findHighPriced(final Stream<String> symbols) {
    final StockInfo highPriced = symbols.map(StockUtil::getPrice)
                                        .filter(StockUtil.isPriceLessThan(500))
                                        .reduce(StockUtil::pickHigh)
                                        .get();

    System.out.println("High priced under $500 is " + highPriced);
}

public static void main(final String[] args) {
    findHighPriced(Tickers.symbols.stream());
}

심볼의 컬렉션에 있는 각 항목의 주식 가격을 가져오는 함수에 맵 오퍼레이션을 적용했다. 이 결과로 StockInfo 인스턴스의 스트림을 얻게 됐고, 이 스트림을 필터링해서 주식을 선택하고 최종적으로 리듀스 오퍼레이션을 통해 하나의 StockInfo 객체를 구했다. 이 버전은 이전의 여러 과정이 있는 명령형 버전의 코드보다 약 절반밖에 차지하지 않는다.

코드가 간결해진 것뿐만 아니라 몇 가지 장점이 있다.

• 병렬화하기 쉽게 되어 있다.

• 함수 조합과 고차 함수를 사용하여 가변성을 줄였다.

• 이해하기 쉽다.

병렬화 적용

코드를 다시 살펴보자.

1. map() 메서드를 통해 주식 시세표를 전송

2. 가격 범위 내에 있는 주식의 리스트로 추려낸다.

3. 주식의 리스트에서 제일 높은 가격을 선택

이 세 가지 오퍼레이션에서 첫 번째가 가장 느리다. 웹 서비스에 요청해야 하고 네트워크 지연이 발생하며, 각 주식 시세표 심볼마다 한 번씩 수행해야 하기 때문에 약 20번의 오퍼레이션을 해야 한다.

코드를 병렬화하는 것은 쉬운 일이 아니다. 어디서부터 시작해서 어떻게 해야할까? 태스크를 다중 스레드로 나누고, 결과를 모은 후에 순차적 과정으로 옮겨야 한다. 이 작을 하는 동안 레이스 컨디션이 발생하지 않도록 해야 한다. 다른 스레드가 데이터를 업데이트하는 동안 스레드들이 충돌하거나 데이터를 망치면 안 된다.

parallelStream

방법은 간단하다. stream을 parallelStream으로 변경하면 된다.

findHighPriced(Tickers.symbols.parallelStream());

stream()을 호출할지 parallelStream()을 호출할지 결정할 때 몇 가지 이슈를 고려해야 한다.

• 람다 표현식을 동시에 실행하고 싶은가?

• 코드는 사이드 이펙트나 레이스 컨디션 없이 독립적으로 실행 가능한가?

• 솔루션이 올바르다는 것은 동시에 실행되도록 스케줄된 람다 표현식의 실행 순서와는 독립적이어야 한다.

정리

람다 표현식은 함수를 조합해서 오퍼레이션의 체인이 되도록 하며, 이 체인은 풀어야 할 문제를 객체 변형의 결합 집합으로 바꾸어준다. 게다가 불변성을 보장하고 사이드 이펙트를 막아주기 때문에 체인 오퍼레이션의 부분들에 대한 실행을 쉽게 병렬화하고 속도 향상의 장점을 얻을 수 있다.