람다 표현식

람다란?

메서드로 전달할 수 있는 익명 함수를 함수를 단순화한 것이라고 할 수 있다.

람다 표현식에는 이름은 없지만, 파라미터 리스트, 바디, 반환 형식, 발생할 수 있는 예외 리스트는 가질 수 있다.

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람다 특징

1. 익명 : 보통의 메서드와 달리 이름이 없으므로 익명이라 표현한다. 구현해야 할 코드에 대한 걱정거리가 줄어든다.
2. 함수 : 람다는 메서드처럼 특정 클래스에 종속되지 않으므로 함수라고 부른다. 하지만 메서드처럼 파라미터 리스트, 바디, 반환 형식, 가능한 예외 리스트를 포함한다.
3. 전달 : 람다 표현식을 메서드 인수로 전달하거나 변수로 저장할 수 있다.
4. 간결성 : 익명 클래스처럼 많은 자질구레한 코드를 구현할 필요가 없다.

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사용방법

기존 코드

Comparator<Apple> byWeight = new Comparator<Apple> {
  public int compare(Apple a1,Apple a2) {
      return a1.getWeight().compareTo(a2.getWeight());
  }
};

람다 코드

Comparator<Apple> byWeight =
  (Apple a1,Apple a2) -> a1.getWeight().compareTo(a2.getWeight());

• 파라미터 리스트 :
  • Comparator의 메서드 파라미터(사과 두개) : (Apple a1, Apple a2)
• 화살표 :
  • 화살표(->) 람다의 파라미터 리스트와 바디를 구분한다.
• 람다 바디
  • 두 사과의 무게를 비교한다. 람다의 반환값에 해당하는 표현식이다.

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함수형 인터페이스

함수형 인터페이스는 정확히 하나의 추상 메서드를 지정하는 인터페이스이다.

자바에서 지원하는 함수형 인터페이스

@FunctionalInterface
public interface Comparator {

  int compare(T o1, T o2);
}

@FunctionalInterface
public interface Runnable {

  void run();
}

Q, 만약 인터페이스에 Java8 부터 지원하는 디폴트 함수가 존재하면 함수형 인터페이스라고 할 수 있을까?

A. 수많은 디폴트 함수가 존재해도 추상 메서드가 오직 하나면 함수형 인터페이스다.

@FunctionalInterface

@FunctionalInterface는 함수형 인터페이스임을 가르키는 어노테이션으로 추상 메서드를 하나를 선언하도록 강제할 수 있다.

@FunctionalInterface
public interface Function {

  void method1();

  void method2();
}
// Multiple non-overriding abstract methods found in interface [Interface Name]

함수 디스크립터

함수형 인터페이스의 추상 메서드 시그니처는 람다 표현식의 시그니처를 서술하는 메서드를 함수 디스크립터하고 부른다.

예를 들어 Runnable 인터페이스는 인수와 반환값이 없는 시그니처로 생각할 수 있다.

• 표기법 : () -> void

자세한 내용은 추후 다루도록 한다.

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람다 활용 : 실행 어라운드 패턴

설정(SetUp) 과 정리(CleanUp) 두 과정이 둘러싸는 형태를 갖는 것을 실행 어라운드 패턴이라고 한다.

try-with-resources 구문

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

Q. 요구사항이 변경되어 두줄을 읽어야 하는 상황을 대처할 수 있을까?

A. 코드를 수정해야하기 때문에 유연하게 대처할 수 없다.

1 단계 : 동작 파라미터화

processFile을 동작 파라미터화 하여 BufferedReader를 이용해서 다른 동작을 수행할 수 있도록 processFile 메서드로 동작을 전달

2 단계 : 함수형 인터페이스를 이용해서 동작 전달

함수형 인터페이스 자리에 람다를 사용할 수 있다.

• BufferedReader -> String 과 IOException을 던질 수 있는 시그니처와 일치하는 함수형 인터페이스 선언

public interface BufferedReaderProcessor {

  String process(BufferedReader br) throws IOException;
}

3 단계 : 동작 실행

processFile 바디 내에서 BufferedReaderProcessor 객체의 process를 호출하도록 구현

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

4 단계 : 람다 전달

람다를 이용한 다양한 동작 전달하여 생성 및 사용

String oneLine = processFile((BufferedReader br)->br.readLine());
String twoLines = processFile((BufferedReader br)->br.readLine()+br.readLine());

위 4 가지 과정을 통해 실행 어라운드 패턴을 적용할 수 있다.

자바 API 함수형 인터페이스

자바 API 함수형 인터페이스 알아보기

형식 검사, 형식 추론, 제약

람다 표현식 자체에는 람다가 어떤 함수형 인터페이스를 구현하는지의 정보가 포함되어 있지 않다.

• 어떤 콘텍스트(예를 들면 람다가 전달될 메서드 파라미터나 람다가 할당되는 변수등)에서 기대되는 람다 표현식의 형식을 대상 형식 이라고한다.

예시

List<Apple> heavierThan105g =
  filter(inventory, (Apple apple) -> apple.getWeight() > 150);

1. filter 메서드의 선언을 확인한다.
2. filter 메서드는 두 번째로 파라미터로 Predicate 형식을 기대한다.
3. Predicate은 test라는 한 개의 추상 메서드를 정의하는 함수형 인터페이스이다.
4. test 메서드는 Appl을 바아 boolean을 반환하는 함수 디스크립터를 묘사한다.
5. filter 메서드로 전달된 인수는 이와 같은 요구사항을 만족해야 한다.

같은 람다, 다른 함수형 인터페이스

대상 형식이라는 특징 때문에 같은 람다 표현식이더라도 호환되는 추상 메서드를 가진 다른 함수형 인터페이스로 사용될 수 있다.

Callable<Integer> c = () -> 42;
PrivilegedAction<Integer> p = () -> 42;

Callable 과 PrivilegedAction 모두 인수를 받지 않고 제네릭 형식 T를 반환하는 함수이기 때문에 위와 같이 가능하다.

Q. Object o = () -> {System.out.println(“Tricky example”)}; 는 가능할까?

A. 불가능하다. 어떠한 함수형 인터페이스를 참조해야 할지 명확하지 않기 때문이다. 이와 같은 경우는 아래와 같이 어떤 메서드의 시그니처가 사용되어야 하는지를 명시적으로 구분하도록 람다를 캐스트 하여 사용하면 된다.

Object o = (Runnable) () -> {System.out.println("Tricky example")};

형식 추론

위의 예시 처럼 함수형 인터페이스의 추론이 올바르게 되었다면, 파라미터 영식도 추론이 가능해진다.

/* 파라미터 형식을 추론하지 않음*/
Comparator<Apple> c = (Apple a1, Apple a2) -> a1.getWeight().compareTo(a2.getWeight());

아래와 같이 명시적으로 파라미터 형식을 생략할 수 있다.

/* 파라미터 형식을 추론*/
Comparator<Apple> c = (a1, a2) -> a1.getWeight().compareTo(a2.getWeight());

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지역 변수

람다 표현식에는 익명 함수가 하는 것처럼 자유 변수(파라미터로 넘겨진 변수가 아닌 외부에서 정의된 변수)를 활용할 수 있다.

이와 같은 동작을 람다 캡처링이라고 한다.

/* portNumber 를 사용한 람다 */
int portNumber = 1234;
Runnable r = () -> System.out.println(portNumber);

위와 같이 사용할 수 있다.

/* portNumber 재할당 */
portNumber = 1111;
// 재할당 할경우 Variable used in lambda expression should be final or effectively final
// final로 선언되거나 수정을 하면 안된다.

이를 제약사항을 걸어둔 이유는, 다른 스레드에서 변수 할당이 해제되었는데, 해당 변수를 다른 스레드에서 접근하려 할 수 있다.

따라서, 지역 변수에는 한 번만 값을 할당해야 한다는 제약이 생긴 것이다.

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메서드 참조

메서드 참조를 이용하면 기존의 메서드 정의를 재활용해서 람다처럼 전달할 수 있다.

inventory.sort((Apple a1, Apple a2) -> a1.getWeight().compareTo(a2.getWeight()));
/* 수정후 코드 */
invetory.sort(comparing(Apple::getWeigth));// 구분자 :: 사용

위 처럼 람다 표현식보다 메서드 참조를 사용하는 것이 더 가독성이 좋으며 자연스러울 수 있고 기존 메서드 구현으로 람다 표현식을 만들 수 있다.

생성자 참조

Class::new 처럼 클래스명과 new 키워드를 이용하여 기존 생성자의 참조를 만들 수 있다.

Suplier<Apple> c1 = Apple::new; // 기존 코드 : () -> new Apple();
Apple a1 = c1.get(); // Supplier의 get메서드를 호출해서 새로운 Apple 객체를 만들 수 있다.

Function<Integer, Apple> c2 = Apple::new; // 기존 코드 : (weight) -> new Apple(weight);
Apple a2 = c2.apply(100); // Function의 Apply 메서드 에 무게를 인수로 호출해서 새로운 Apple 객체를 만들 수 있다.

활용 방식

List<Integer> weights = Arrays.asList(7, 3, 4, 10);
List<Apple> apples = map(weights, Apple::new);
public List<Apple> map (List<Integer> list, Function<Integer, Apple> f) {
  List<Apple> result = new ArrayList<>();
  for (integer i : list) {
    result.add(f.apply(i));
  }
  return result;
}