3장 람다 표현식

자바 8 인 액션 3장을 요약한 내용 입니다.

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.

람다의 구성 요소 - 파라미터 리스트 - 화살표 : 파라미터 리스트와 바디를 구분한다. - 바디 : 람다의 반환값에 해당하는 표현식

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 표현식으로 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.

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

public interface Callable<T> {
    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 void를 반환하는 accept라는 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 apply라는 추상 메서드를 정의한다. 입력을 출력으로 매핑하는 람다를 정의할 때 Function 인터페이스를 활용할 수 있다. 자바 8에서는 기본형을 입출력으로 사용하는 상황에서 오토박싱 동작을 피할 수 있도록 특별한 버전의 함수형 인터페이스를 제공한다.

기본형 참조형의 메모리 할당은 어떻게 될까? 오토박싱은 무엇인가?

형식 검사, 형식 추론, 제약

람다 표현식 자체에는 람다가 어떤 함수형 인터페이스를 구현하는지의 정보가 포함되어 있지 않다. 따라서 람다 표현식을 더 제대로 이해하려면 람다의 실제 형식을 파악해야 한다.

형식 검사

List<Apple> heavierThan150g = filter(inventory, (Apple a) -> a.getWeight() > 150);

  1. 람다가 사용된 콘텍스트는 무엇인가? 우선 filter의 정의를 확인하다.

  2. 대상 형식은 Predicate이다.

  3. Predicate인터페이스의 추상 메서드는 무엇인가?

  4. Apple을 인수로 받아 boolean을 반환하는 test 메서드다

  5. 함수 디스크립터는 Apple → boolean이므로 람다의 시그니처와 일치한다. 람다도 Apple을 인수로 받아 boolean을 반환하므로 코드 형식 검사가 성공적으로 완료된다.

형식 추론

자바 컴파일러는 람다 표현식이 사용된 콘텍스트를 이용해서 람다 표현식과 관련된 함수형 인터페이스를 추론한다. 결과적으로 컴파일러는 람다 표현식의 파라미터 형식에 접할 수 있으므로 람다 문법에서 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 캡처링이라고 부른다.

하지만 람다 표현식은 한 번만 할당할 수 있는 지역 변수를 캡처할 수 있다. (final로 선언된 변수만 사용 가능)

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.

람다식은 어느 메모리에 할당되는 것일까?

메서드 레퍼런스

메서드 레퍼런스는 특정 메서드만을 호출하는 람다의 축약형이다. 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

Comparator는 Comparable 키를 추출해서 Comparator 객체로 만드는 Function 함수를 인수로 받는 정적 메서드 comparing을 포함한다. 그러므로 다음처럼 사용할 수 있다.

import static java.util.Comparator.comparing;
inventory.sort(comparing((a) -> a.getWeight()));

메서드 레퍼런스를 이하면 더 깔끔하게 표현도 가능하다.

inventory.sort(comparing(Apple::getWeight));

람다 표현식을 조합할 수 있는 유용한 메서드

역정렬

비교자 구현을 그대로 재사용하여 사과의 무게를 기준으로 역정렬할 수 있다.

// 무게를 내림차순으로 정렬
Inventory.sort(comparing(Apple::getWeight).reserved());

Comparator 연결

thenComparing은 함수를 인수로 받아 첫 번째 비교자를 이요해서 두 객체가 같다고 판단되면 두 번째 비교자에 객체를 전달한다.

// 무게를 내림차순으로 정렬하고 두 사과의 무게가 같으면 국가별로 정렬할것
inventory.sort(comparing(Apple::getWeight)
    .recered()
    .thenComparing(Apple::getContry));

Predicate 조합

Predicate 인터페이스는 복잡한 Predicate를 만들 수 있도록 negate, and, or 세 가지 메서드를 제공한다.

// 빨간색이면서 무거운(150그램 이상) 사과 또는 그냥 녹색 사과
Predicate<Apple> 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.

Function<Integer, Integer> f = x -> x + 1;
Function<Integer, Integer> g = x -> x * 2;
Function<Integer, Integer> h = f.andThen(g);
int result = h.apply(1); // 4

compose 메서드는 인수로 주어진 함수를 먼저 실행한 다음에 그 결과를 외부 함수의 인수로 제공한다.

Function<Integer, Integer> f = x -> x + 1;
Function<Integer, Integer> g = x -> x * 2;
Function<Integer, Integer> h = f.compose(g);
int result = h.compose(1); // 3

요약

  • 람다 표현식은 익명 함수의 일종이다. 이름은 없지만 파라미터 리스트, 바디, 반환 형식을 가지며 예외를 던질 수 있다.

  • 람다 표현식으로 간결한 코드를 구현할 수 있다.

  • 함수형 인터페이스는 하나의 추상 메서드만을 정의하는 인터페이스다.

  • 함수형 인터페이스를 기재하는 곳에서만 람다 표현식을 사용할 수 있다.

  • 람다 표현식을 이용해서 함수형 인터페이스의 추상 메서드를 즉석으로 제공할 수 있으며 람다 표현식 전체가 함수형 인터페이스의 인스턴스로 취급된다.

  • 자바 8은 Predicate와 Function 같은 제네릭 함수형 인터페이스와 관련된 박싱 동작을 피할 수 있도록 IntPredicate, IntToLongFunction 등과 같은 기본형 특화 인터페이스도 제공한다.

  • 실행 어라운드 패턴을 람다와 활용하면 유연성과 재사용성을 추가로 얻을 수 있다.

  • 메서드 레퍼런스를 이용하면 기존의 메서드 구현을 재사용하고 직접 전달할 수 있다.

  • Comparator, Predicate, Function 같은 함수형 인터페이스는 람다 표현식을 조합할 수 있는 다양한 디폴트 메서드를 제공한다.

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