Java 람다식

학습목표

• 람다식 사용법
• 함수형 인터페이스
• Variable Capture
• 메서드, 생성자 레퍼런스

람다식 사용법

Java 람다식은 Java 8부터 도입된 기능으로, 익명 함수를 간결하게 표현하는 방법입니다. 람다식을 사용하면 코드를 더욱 간결하고 읽기 쉽게 작성할 수 있으며, 함수형 프로그래밍 기법을 Java에서도 활용할 수 있게 됩니다.

람다식의 기본 구조

람다식은 다음과 같은 기본 구조를 가집니다.

Java

(매개변수) -> { 실행문; }

• 매개변수: 람다식에 전달되는 값을 나타냅니다. 괄호는 매개변수가 없거나 여러 개일 때 사용합니다.
• 화살표 (->): 매개변수와 실행문을 구분하는 기호입니다.
• 실행문: 람다식이 실행할 코드를 나타냅니다. 중괄호는 실행문이 여러 개일 때 사용합니다.

람다식 사용 예시

다음은 람다식을 사용하여 두 수를 더하는 간단한 예시입니다.

Java

// 함수형 인터페이스 정의
interface MyFunction {
  int add(int a, int b);
}

public class LambdaExample {
  public static void main(String[] args) {
    // 람다식을 사용하여 MyFunction 인터페이스 구현
    MyFunction adder = (a, b) -> a + b;

    // 람다식 실행
    int result = adder.add(5, 3);
    System.out.println(result); // 출력: 8
  }
}

람다식의 장점

• 간결성: 익명 클래스에 비해 코드가 훨씬 간결해집니다.
• 가독성: 코드의 의도를 명확하게 표현할 수 있습니다.
• 유연성: 변수에 저장하거나 메서드의 인자로 전달할 수 있습니다.
• 함수형 프로그래밍: 함수형 인터페이스와 함께 사용하여 함수형 프로그래밍 기법을 활용할 수 있습니다.

람다식 사용 시 주의 사항

• 람다식은 함수형 인터페이스에서만 사용할 수 있습니다. 함수형 인터페이스는 하나의 추상 메서드만 가지는 인터페이스입니다.
• 람다식의 실행문이 하나일 경우 중괄호를 생략할 수 있습니다.
• 람다식의 실행문이 return 문으로만 구성된 경우에도 중괄호를 생략할 수 없습니다.

참고 자료

• [JAVA] 람다식(Lambda)의 개념 및 사용법: https://khj93.tistory.com/entry/JAVA-%EB%9E%8C%EB%8B%A4%EC%8B%9DRambda%EB%9E%80-%EB%AC%B4%EC%97%87%EC%9D%B4%E1A%B3%A0-%EC%82%AC%EC%9A%A9%EB%B2%95
• [JAVA] 람다식(Lambda Expression)과 함수형 인터페이스(Funtional Interface): https://dd-developer.tistory.com/96

함수형 인터페이스

Java 함수형 인터페이스란?
Java 함수형 인터페이스는 단 하나의 추상 메서드만 선언된 인터페이스를 말합니다. Java 8에서 도입되었으며, 람다식을 통해 간결하고 직관적인 구현을 가능하게 합니다.

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함수형 인터페이스의 특징

• 단 하나의 추상 메서드:
  함수형 인터페이스는 반드시 단 하나의 추상 메서드만 포함해야 합니다. 이를 통해 람다식으로 구현할 수 있습니다.
• @FunctionalInterface 어노테이션:
  @FunctionalInterface 어노테이션을 사용하면 함수형 인터페이스임을 명시할 수 있습니다. 이 어노테이션은 컴파일 시 인터페이스가 함수형 인터페이스 조건을 충족하는지 검증합니다.
• 람다식으로 구현 가능:
  함수형 인터페이스의 추상 메서드는 람다식을 사용해 간단하게 구현할 수 있습니다.
• default 메서드와 static 메서드:
  하나의 추상 메서드 외에도 여러 개의 default 메서드와 static 메서드를 가질 수 있습니다.

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함수형 인터페이스의 장점

• 코드 간결성:
  람다식을 통해 코드를 단순화하고 중복을 줄일 수 있습니다.
• 가독성 향상:
  람다식은 의도를 명확히 드러내므로 코드의 이해도를 높입니다.
• 재사용성 증가:
  함수형 인터페이스는 변수에 저장하거나 메서드 매개변수로 전달할 수 있어 재사용성이 뛰어납니다.
• 함수형 프로그래밍 지원:
  Java에서도 함수형 프로그래밍의 기법을 활용할 수 있습니다.

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함수형 인터페이스 예시

@FunctionalInterface
interface MyFunction {
    int add(int a, int b);
}

위 예제에서 MyFunction은 하나의 추상 메서드 add를 가진 함수형 인터페이스입니다.
@FunctionalInterface 어노테이션을 통해 명시적으로 함수형 인터페이스임을 나타냅니다.

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java.util.function 패키지의 주요 함수형 인터페이스

Java는 java.util.function 패키지에서 다음과 같은 다양한 함수형 인터페이스를 제공합니다.

• Consumer:
  입력값을 받아 소비하고, 결과를 반환하지 않습니다.
• Supplier:
  입력값 없이 결과를 반환합니다.
• Function <T, R>:
  입력값을 받아 처리한 후 결과를 반환합니다.
• Predicate:
  입력값을 평가한 결과를 boolean으로 반환합니다.

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함수형 인터페이스 활용

함수형 인터페이스는 다음과 같은 방식으로 사용됩니다.

1. 람다식과 함께 코드 간결화:
   함수형 인터페이스의 메서드를 람다식으로 구현하여 복잡한 코드를 단순화할 수 있습니다.
2. Stream API와의 통합:
   컬렉션 프레임워크의 Stream API와 함께 활용하여 데이터 처리를 효율적으로 수행할 수 있습니다.

Variable Capture

Java에서 Variable Capture란?
Variable Capture는 람다식, 로컬 클래스, 익명 클래스가 자신을 둘러싼 범위의 지역 변수에 접근하는 기능을 의미합니다.

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Variable Capture가 필요한 이유

람다식은 익명 함수로, 자신의 외부에 선언된 변수에 접근하려면 특별한 메커니즘이 필요합니다. Variable Capture는 이 역할을 수행하며, 람다식이 외부 변수의 값을 가져와 사용할 수 있게 합니다.

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캡처되는 변수의 조건

Java에서 람다식이 지역 변수를 캡처할 수 있는 조건은 다음과 같습니다.

• effectively final:
  람다식은 한 번 초기화된 후 값이 변경되지 않는 effectively final 변수만 캡처할 수 있습니다.
  • effectively final 변수란, 명시적으로 final로 선언되지 않았더라도 변경되지 않는 변수를 뜻합니다.

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Variable Capture의 동작 방식

람다식이 외부의 지역 변수를 캡처하면, 컴파일러는 해당 변수를 람다식 내부에서 사용 가능하도록 복사본으로 저장합니다.

• 복사본에 접근: 람다식은 실제 변수 대신 복사본에 접근합니다.
• 스택 안정성: 원래 변수가 스택에서 사라지더라도 람다식은 캡처된 값을 유지할 수 있습니다.

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Variable Capture 예시

int num = 10;

// 람다식에서 num 변수 캡처
Runnable r = () -> System.out.println(num);

// num 값을 변경하려고 하면 컴파일 에러 발생
// num = 20;

r.run(); // 출력: 10

위 코드에서 num은 effectively final 변수이기 때문에 람다식에서 캡처할 수 있습니다. 만약 num = 20;처럼 변수의 값을 변경하려고 하면 컴파일 에러가 발생합니다.

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캡처된 변수의 제약

• 읽기 전용:
  람다식 내부에서는 캡처된 변수의 값을 변경할 수 없습니다.
• 인스턴스 변수와 static 변수는 자유롭게 사용 가능:
  람다식은 인스턴스 변수와 static 변수에 제한 없이 접근할 수 있으므로 Variable Capture의 조건에 해당하지 않습니다.

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Variable Capture의 장점

• 유연성:
  람다식 내부에서 외부 변수에 접근 가능하여 더 다양한 구현이 가능합니다.
• 코드 간결화:
  외부 변수 접근을 통해 불필요한 코드 반복을 줄이고 간결하게 작성할 수 있습니다.

메서드, 생성자 레퍼런스

Java 람다식에서 메서드 레퍼런스와 생성자 레퍼런스는 기존 메서드 또는 생성자를 재사용하여 람다식을 더욱 간결하게 표현하는 방법입니다. 람다식이 단순히 특정 메서드를 호출하거나 객체를 생성하는 경우, 메서드/생성자 레퍼런스를 사용하면 코드를 더욱 짧고 읽기 쉽게 만들 수 있습니다.

1. 메소드 레퍼런스

메소드메서드 레퍼런스는 기존 메서드를 참조하여 람다식을 표현하는 방법입니다. 람다식이 단순히 특정 메서드를 호출하는 경우, 메서드 레퍼런스를 사용하여 람다식을 더 간결하게 표현할 수 있습니다.

구문:

클래스이름::메소드이름
객체::메소드이름

예시:

Java

// 1. 정적 메소드 레퍼런스
class Calculator {
  public static int add(int a, int b) {
    return a + b;
  }
}

BiFunction<Integer, Integer, Integer> adder = Calculator::add;
int result = adder.apply(5, 3); // 결과: 8

// 2. 인스턴스 메소드 레퍼런스
class StringHelper {
  public int getLength(String str) {
    return str.length();
  }
}

StringHelper helper = new StringHelper();
Function<String, Integer> lengthGetter = helper::getLength;
int length = lengthGetter.apply("Hello"); // 결과: 5

// 3. 특정 객체의 인스턴스 메소드 레퍼런스
String str = "Hello";
Function<Integer, String> substringGetter = str::substring;
String sub = substringGetter.apply(1); // 결과: "ello"

2. 생성자 레퍼런스

생성자 레퍼런스는 기존 생성자를 참조하여 람다식을 표현하는 방법입니다. 람다식이 단순히 객체를 생성하는 경우, 생성자 레퍼런스를 사용하여 람다식을 더 간결하게 표현할 수 있습니다.

구문:

클래스이름::new

예시:

Java

class Member {
  private String name;

  public Member(String name) {
    this.name = name;
  }
}

Supplier<Member> memberSupplier = Member::new;
Member member = memberSupplier.get(); // 새로운 Member 객체 생성

Function<String, Member> memberFunction = Member::new;
Member member2 = memberFunction.apply("John"); // "John" 이름을 가진 Member 객체 생성

메소드/생성자 레퍼런스 사용 시 주의 사항

• 메서드/생성자 레퍼런스는 함수형 인터페이스의 추상 메서드와 시그니처가 일치해야 합니다.
• 메소드/생성자메서드/생성자 레퍼런스는 람다식보다 더 간결하게 코드를 표현할 수 있지만, 모든 람다식을 메서드/생성자 레퍼런스로 대체할 수 있는 것은 아닙니다.

참고 자료

• [Java] 람다식에서 메서드 참조/생성자 참조 사용법 - 몽구의 우당탕탕 개발 공부: https://mong9data.tistory.com/130
• 람다식을 더 짧게 - 메소드::참조 문법 - Inpa Dev ‍: https://inpa.tistory.com/entry/JAVA8-%E2%98%95-%EB%9E%8C%EB%8B%A4%EC%8B%9D%EC%9D%84-%EB%8D%94-%EC%A7%A7%EA%B2%8C-%EB%A9%94%EC%86%8C%EB%93%9C-%EC%B0%B8%EC%A1%B0Method-Reference
• 람다식 - 메서드 참조(생성자의 메서드 참조 예시 포함) - Coding Planet: https://sharonprogress.tistory.com/331
• 람다와 스트림 - 메서드 참조(method reference) - 컴퓨터 공부하는 블로그: https://sgcomputer.tistory.com/306