# 3장 람다 표현식 ## 람다란 무엇인가? 람다 표현식은 메서드로 전달할 수 있는 익명 함수를 단순화한 것이다. * **익명** : 보통의 메서드와 달리 이름이 없으므로 익명이라 표현한다. * **함수** : 람다는 메서드처럼 특정 클래스에 종속되지 않으므로 함수라고 부른다. * **전달** : 람다 표현식을 메서드 인수로 전달하거나 변수로 저장할 수 있다. * **간경성** : 익명 클래스처럼 많은 자질구레한 코드를 구현할 필요가 없다. {% hint style="info" %} 람다의 구성 요소\ \- 파라미터 리스트\ \- 화살표 : 파라미터 리스트와 바디를 구분한다.\ \- 바디 : 람다의 반환값에 해당하는 표현식 {% endhint %} ## 어디에, 어떻게 람다를 사용할까? 함수형 인터페이스는 정확히 하나의 추상 메서드를 지정하는 인터페이스이다.\ `@FunctionalInterface` 어노테이션을 붙여 주면 메서드가 2개 이상일 경우 `컴파일` 단계에서 에러를 발생 시킬 수 있다.\ `람다 표현식`으로 함수형 인터페이스의 추상 메서드 구현을 직접 전달할 수 있으므로 전체 표현식을 함수형 인터페이스의 인스턴스로 취급(기술적으로 함수형 인터페이스를 `concreate` 구현한 클래스의 인스턴스) 할 수 있다. ```java public interface Predicate { boolean test (T t); } public interface Callable { V call(); } ``` ### 왜 함수형 인터페이스를 인수로 받는 메서드에만 람다 표현식을 사용할 수 있는걸까? → 15장 16장에서 다시 확인 ## 함수형 인터페이스 사용 ### Predicate `java.util.function.Predicate` 인터페이스는 test라는 추상 메서드를 정의하며 test는 제네릭 형식 T의 객체를 인수로 받아 불린을 받환한다. ### Consumer `java.util.function.Consumer` 인터페이스는 제네릭 형식 T 객체를 받아서 `void`를 반환하는 `accept`라는 추상 메서드를 정의한다. T 형식의 객체를 인수로 받아서 어떤 동작을 수행하고 싶을 때 Consumer 인터페이스를 사용할 수 있다. ### Function `java.util.function.Function` 인터페이스는 제네릭 형식 T를 인수로 받아서 제네릭 형식 R 객체를 반환하는 `apply`라는 추상 메서드를 정의한다. 입력을 출력으로 매핑하는 람다를 정의할 때 Function 인터페이스를 활용할 수 있다. 자바 8에서는 `기본형`을 입출력으로 사용하는 상황에서 `오토박싱` 동작을 피할 수 있도록 특별한 버전의 `함수형 인터페이스`를 제공한다. {% hint style="info" %} 기본형 참조형의 메모리 할당은 어떻게 될까? 오토박싱은 무엇인가? {% endhint %} ## 형식 검사, 형식 추론, 제약 `람다 표현식` 자체에는 람다가 어떤 `함수형 인터페이스`를 구현하는지의 정보가 포함되어 있지 않다. 따라서 람다 표현식을 더 제대로 이해하려면 람다의 실제 형식을 파악해야 한다. ### 형식 검사 ```java List heavierThan150g = filter(inventory, (Apple a) -> a.getWeight() > 150); ``` 1. 람다가 사용된 콘텍스트는 무엇인가? 우선 `filter`의 정의를 확인하다. 2. 대상 형식은 `Predicate`이다. 3. `Predicate`인터페이스의 추상 메서드는 무엇인가? 4. `Apple`을 인수로 받아 `boolean`을 반환하는 `test` 메서드다 5. 함수 디스크립터는 `Apple` → `boolean`이므로 람다의 시그니처와 일치한다. 람다도 `Apple`을 인수로 받아 `boolean`을 반환하므로 코드 형식 검사가 성공적으로 완료된다. ### 형식 추론 `자바 컴파일러`는 람다 표현식이 사용된 `콘텍스트`를 이용해서 람다 표현식과 관련된 `함수형 인터페이스`를 추론한다. 결과적으로 `컴파일러`는 람다 표현식의 파라미터 형식에 접할 수 있으므로 `람다 문법`에서 이를 생략할 수 있다. ### 지역 변수 사용 람다 표현식에서는 익명 함수가 하는 것처럼 `자유 변수`(파라미터로 넘겨진 변수가 아닌 외부에서 정의된 변수)를 활용할 수 있다. 이를 `람다 캡처링`이라고 부른다. 하지만 람다 표현식은 한 번만 할당할 수 있는 `지역 변수`를 캡처할 수 있다. (`final`로 선언된 변수만 사용 가능) {% hint style="info" %} 왜 지역 변수에 이런 제약이 필요할까?\ \ 인스턴스 변수는 힙에 저장되는 반면 지역 변수는 스택에 위치한다.\ 람다에서 지역 변수에 바로 접긍할 수 있다는 가정 하에 람다가 스레드에서 실행된다면 변수를 할당한 스레드가 사라져서 변수 할당이 해제되었는데도 람다를 실행하는 스레드에서는 해당 변수에 접근하려 할 수 있다. 따라서 자바 구현에서는 원래 변수에 접근을 허용하는 것이 아니라 자유 지역 변수의 복사본을 제공한다. 따라서 복사본의 값이 바뀌지 않아야 하므로 지역 변수에는 한 번만 값을 할당해야 한다는 제약이 생긴 것이다. {% endhint %} {% hint style="info" %} 람다식은 어느 메모리에 할당되는 것일까? {% endhint %} ### 메서드 레퍼런스 메서드 레퍼런스는 특정 메서드만을 호출하는 람다의 `축약형`이다.\ 메서드 레퍼런스를 새로운 기능이 아니라 하나의 메서드를 참조하는 람다를 편리게 표현할 수 있는 문법으로 간주 할 수 있다. | 람다 | 메서드 레퍼런스 단축 표 | | --------------------------------------- | --------------------------------- | | (Apple a) → a.getWeight() | Apple::getWeight | | () → Thread.currentThread().dumpStack() | Thread.currentThread()::dumpStack | | (str, i) ⇒ str.substring(i) | String::substring | | (String s) → System.out.println(s) | System.out::println | ## 람다, 메서드 레퍼런스 활용하기 > 코드전달 → 익명 클래스 사용 → 람다 표현식 사용 → 메서드 레퍼런스 사용 `Comparator`는 `Comparable` 키를 추출해서 `Comparator` 객체로 만드는 `Function` 함수를 인수로 받는 정적 메서드 `comparing`을 포함한다. 그러므로 다음처럼 사용할 수 있다. ```java import static java.util.Comparator.comparing; inventory.sort(comparing((a) -> a.getWeight())); ``` 메서드 레퍼런스를 이하면 더 깔끔하게 표현도 가능하다. ```java inventory.sort(comparing(Apple::getWeight)); ``` ## 람다 표현식을 조합할 수 있는 유용한 메서드 ### 역정렬 `비교자 구현`을 그대로 재사용하여 사과의 무게를 기준으로 `역정렬`할 수 있다. ```java // 무게를 내림차순으로 정렬 Inventory.sort(comparing(Apple::getWeight).reserved()); ``` ### Comparator 연결 `thenComparing`은 함수를 인수로 받아 첫 번째 비교자를 이요해서 두 객체가 같다고 판단되면 두 번째 비교자에 객체를 전달한다. ```java // 무게를 내림차순으로 정렬하고 두 사과의 무게가 같으면 국가별로 정렬할것 inventory.sort(comparing(Apple::getWeight) .recered() .thenComparing(Apple::getContry)); ``` ### Predicate 조합 `Predicate` 인터페이스는 복잡한 `Predicate`를 만들 수 있도록 `negate`, `and`, `or` 세 가지 메서드를 제공한다. ```java // 빨간색이면서 무거운(150그램 이상) 사과 또는 그냥 녹색 사과 Predicate redAndHeavyAppleOrGreen = redApple.and(a -> a.getWeight() > 150) .or(a -> "green".equals(a.getColor())); ``` ### Function 조합 `Function` 인터페이스는 `andThen`, `compose` 두 가지 디폴트 메서드를 제공한다.\ `andThen` 메서드는 주어진 함수를 먼저 적용한 결과를 다른 함수의 입력으로 전달하는 함수를 반환한다. ```java Function f = x -> x + 1; Function g = x -> x * 2; Function h = f.andThen(g); int result = h.apply(1); // 4 ``` `compose` 메서드는 인수로 주어진 함수를 먼저 실행한 다음에 그 결과를 외부 함수의 인수로 제공한다. ```java Function f = x -> x + 1; Function g = x -> x * 2; Function h = f.compose(g); int result = h.compose(1); // 3 ``` ## 요약 * `람다 표현식`은 `익명 함수`의 일종이다. 이름은 없지만 `파라미터 리스트`, `바디`, `반환 형식`을 가지며 `예외`를 던질 수 있다. * 람다 표현식으로 `간결한 코드`를 구현할 수 있다. * `함수형 인터페이스`는 하나의 `추상 메서드`만을 정의하는 인터페이스다. * 함수형 인터페이스를 기재하는 곳에서만 `람다 표현식`을 사용할 수 있다. * 람다 표현식을 이용해서 함수형 인터페이스의 추상 메서드를 즉석으로 제공할 수 있으며 `람다 표현식 전체`가 `함수형 인터페이스`의 인스턴스로 취급된다. * 자바 8은 `Predicate`와 `Function` 같은 제네릭 함수형 인터페이스와 관련된 박싱 동작을 피할 수 있도록 `IntPredicate`, `IntToLongFunction` 등과 같은 `기본형 특화 인터페이스`도 제공한다. * `실행 어라운드 패턴`을 람다와 활용하면 `유연성`과 `재사용성`을 추가로 얻을 수 있다. * `메서드 레퍼런스`를 이용하면 기존의 메서드 구현을 재사용하고 직접 전달할 수 있다. * `Comparator`, `Predicate`, `Function` 같은 함수형 인터페이스는 람다 표현식을 조합할 수 있는 다양한 `디폴트 메서드`를 제공한다.