14.1 람다식이란?
자바는 객체 지향 프로그래밍이 소프트웨어 개발의 주요 패러다임이였던 1990년대에디자인 되었다
객체 지향 프로그래밍이 나오기 전부터 Lisp 또는 Scheme와 같은 함수적 프로그래밍 언어들이 있었는데, 학계를 제외하고는 현업에서 큰 호응을 받지 못했다.
최근 들어 함수적 프로그래밍이 다시 부각되고 있는데, 병렬처리와 이벤트 지향 프로그래밍에 적합하기 때문이다
그래서 객체 지향 프로그래밍과 함수적 프로그래밍을 혼합함으로써 더욱 효율적인 프로그래밍이 될 수 있도록 프로그램 개발 언어가 변화하고 있다.
자바는 함수적 프로그래밍을 위해 JAVA 8 부터 람다식(Lamda Expressions)을 지원하면서 기존의 코드 패턴이 많이 달라졌다.
람다식은 수학자 알론조 처치(Alonzo Church)가 발표한 람다 계산법에서 사용된 식으로, 이를 제자 존 메카시(Hohn McCarthy)가 프로그래밍 언어에 도입했다.
람다식은 익명 함수(anonymous function)를 생성하기 위한 식으로 객체 지향 언어보다는 함수지향 언어에 가깝다.
객체 지향 프로그래밍에 익숙한 개발자들은 다소 혼란스러울 수 있지만, 자바에서 람다식을 수용한 이유는 자바 코드가 매우 간결해지고, 컬렉션의 요소를 필터링 하거나 매핑해서 원하는 결과를 쉽게 집계할 수 있기 때문이다.
람다식의 형태는 매개 변수를 가진 코드 블록이지만, 런타임 시에는 익명 구현 객체를 생성한다.
람다식 -> 매개 변수를가진 코드 블록 -> 익명 구현 객체
예를 들어 Runnable 인터페이스의 익명 구현 객체를 생성하는 전형적인 코드는 다음과 같다.
위 코드에서 익명 구현 객체를 람다식으로 표현하면 다음과 같다.
람다식은 "(매개변수) → {실행코드}; 의 형태로 작성되는데, 마치 함수 정의 형태를 띠고 있지만 런타임 시에 인터페이스의 익명 구현 객체로 생성된다.
어떤 인터페이스를 구현할 것인가는 대입되는 인터페이스가 무엇이느냐에 따라 달려있다.
위 코드는 Runnable 변수에 대입되므로 람다식은 Runnable의 익명 구현 객체를 생성하게 된다.
14.2 람다식 기본 문법
함수적 스타일의 람다식을 작성하는 방법은 다음과 같다.
(타입 매개변수, ..... ) -> {실행문; .... };
(타입 매개변수, ...)는 오른쪽 중괄호 { } 블록을 실행하기 위해 필요한 값을 제공하는 역할을 한다.
매개 변수의 이름은 개발자가 자유롭게줄 수 있다.
→ 기호는 매개 변수를 이용해서 중괄호 { }를 실행한다는 뜻으로 해석하면 된다.
예를 들어 int 매개 변수 a의 값을 콘솔에 출력하기 위해 다음과 같은 람다식을 작성할 수 있다.
(int a) -> {System.out.println(a);};
매개 변수 타입은 런타임 시에 대입되는 값에 따라 자동으로 인식될 수 있기 때문에 람다식에서는 매개 변수의 타입ㅇ르 일반적으로 언급하지 않는다.
그래서 위 코드는 다음과 같이 작성할 수 있다.
(a) -> {System.out.println(a);};
하나의 매개 변수만 있따면 괄호 ( ) 를 생략 할 수 있고, 하나의 실행문만 있다면 중괄호 { } 도 생략 할 수 있다.
그래서 위 코드는 아래와 같이 작성할 수 있다.
a -> System.out.println(a);
만약 매개 변수가 없다면 람다식에서 매개 변수 자리가 없어지므로 다음과 같이 빈 괄호( ) 를 반드시 사용해야 한다.
( ) -> { 실행문; ... };
중괄호 { } 를 실행하고 결과값을 리턴해야 한다면 다음과 같이 return 문으로 결과값을 지정할 수 있다.
(x, y) -> {return x+y;};
중괄호 { } 에 return 문만 있을 경우 , 람다식에서는 return문을 사용하지 않고 다음과 같이 작성하는 것이 정석이다.
(x,y) -> x + y
14.3 타켓 타입과 함수적 인터페이스
람다식의 형태는 매개 변수를 가진 코드 블록이기 때문에 마치 자바의 메소드를 선언하는 것처럼 보여진다.
자바는 메소드를 단독으로 선언할 수 없고 항상 클래스의 구성 맴버로 선언하기 때문에 람다식은 단순히 메소드를 선언하는 것이 아니라 이 메소드를 가지고 있는 객체를 생성해 낸다.
그럼 어떤 타입의 객체를 생성하는 것일까? 다음 코드를 보자.
인터페이스 변수 = 람다식;
람다식은 인터페이스 변수에 대입된다.
이 말은 람다식은 인터페이스의 익명 구현 객체를 생성한다는 뜻이 된다.
인터페이스는 직접 객체화 할 수 없기 때문에 구현 클래스가 필요한데, 람다식은 익명 구현 클래스를 생성하고 객체화 한다.
람다식은 대입될 인터페이스의 종류에 따라 작성 방법이 달라지기 때문에 람다식이 대입될 인터페이스를 람다식의 타켓 타입(target type)이라고 한다.
14.3.1 함수적 인터페이스(@FunctionalInterFace)
모든 인터페이스를 람다식의 타켓 타입으로 사용할 수는 없다.
람다식이 하나의 메소드를 정의하기 때문에 두 개 이상의 추상 메소드가 선언된 인터페이스는 람다식을 이용해서 구현 객체를 생성할 수 없다.
하나의 추상 메소드가 선언된 인터페이스만이 람다식의 타켓 타입이 도리 수 있는데, 이러한 인터페이스를 함수적 인터페이스(functional interface)라고 한다.
함수적 인터페이스를 작성할 떄 두 개 이상의 추상 메소드가 선언되지 않도록 컴파일러가 체킹해주는 기능이 있는데, 인터페이스 선언시 @FunctionalInterface 어노테이션을 붙이면 된다.이 어노테이션은 두 개 이상의 추상 메소드가 선언되면 컴파일 오류를 발생 시킨다.
@FunctionalInterface
public interface MyFunctionalInterface {
public void mehtod();
public void otherMethod(); //컴파일 오류
}
@FunctionalInterface 어노테이션은 선택사항이다.
이 어노테이션이 없더라도 하나의 추상 메소드만 있다면 모두 함수적 인터페이스 이다.
그러나 실수로 두 개 이상의 추상 메소드를 선언 하는 것을 방지하고 싶다면 붙여주는 것이 좋다.
람다식은 타켓 타입인 함수적 인터페이스가 가지고 있는 추상 메소드의 선언 형태에 따라 작성 방법이 달라지는데 이것에 대해 자세히 알아 보도록 하자.
14.3.2 매개 변수와 리턴값이 없는 람다식
다음과 같이 매개 변수와 리턴 값이 없는 추상 메소드를 가진 함수적 인터페이스가 있다고 가정해 보자.
@FunctionalInterface
public interface MyFunctionalInterface {
public void mehtod();
}
이 인터페이스를 타겟 타입으로 갖는 람다식은 다음과 같은 형태로 작성해야 한다.
람다식에서 매개 변수가 없는 이유는 method()가 매개변수를 가지지 않기 때문이다.
MyFunctionalInterface fi = () -> {....}
람다식이 대입된 인터페이스의 참조 변수는 다음과 같이 method()를 호출할 수 있다.
mehtod() 호출은 람다식의 중괄호 { } 를 실행 시킨다.
fi.method();
public class MyFunctionalInterfaceExample {
public static void main(String[] args) {
MyFunctionalInterface fi;
fi = () -> {
String str = "method call1";
System.out.println(str);
};
fi.mehtod();
fi = () -> { System.out.println("Method call2"); };
fi.mehtod();
fi = () -> System.out.println("method call3"); //실행문이 하나라 중괄호 생략 가능
fi.mehtod();
}
}
14.3.3 매개 변수가 있는 람다식
다음과 같이 매개 변수가 있고 리턴값이 없는 추상 메소드를 가진 함수적 인터페이스가 있다고 하자.
@FunctionalInterface
public interface MyFunctionalInterface {
public void mehtod(int x);
}
이 인터페이스를 타겟 타입으로 갖는 람다식은 다음과 같은 형태로 작성해야 한다.
람다식에서 매개 변수가 한개 인 이유는 method()가 변수를 하나만 가지고 있기 때문이다.
MyFunctionalInterface fi = (x) -> {....} 또는 x -> {...0}
람다식이 대입된 인터페이스 참조 변수는 다음과 같이 method()를 호출 할 수 있다.
매개 값으로 5를 주면 람다식의 x 변수에 5가 대입되고 x는 중괄호 { } 에서 사용된다.
fi.method(5);public class MyFunctionalInterfaceExample {
public static void main(String[] args) {
MyFunctionalInterface fi;
fi = (x) -> {
int result = x * 5;
System.out.println(result);
};
fi.mehtod(2);
fi = (x) -> { System.out.println(x*5); };
fi.mehtod(2);
fi = (x) -> System.out.println(x*5); //실행문이 하나라 중괄호 생략 가능
fi.mehtod(2);
}
}
14.3.4 리턴값이 있는 람다식
다음과 같이 매개 변수가 있고 리턴값이 있는 추상 메소드를 가진 함수적 인터페이스가 있다고 보자
@FunctionalInterface
public interface MyFunctionalInterface {
public void mehtod(int x, int y);
}
이 인터페이스를 타겟 타입으로 갖는 람다식은 다음과 같은 형태로 작성해야 한다.
람다식에서 매개 변수가 두 개인 이유는 method()가 매개 변수를 2개 갖기 때문이다.
그리고 mehtod()가 리턴 타입이 있기 때문에 중괄호 { } 에는 return문이 있어야 한다.
MyFunctionalInterface fi = (x,y) -> {...; return 값; }
만약 중괄호 { } 에 return문만 있고, return문 뒤에 연산식이나 메소드 호출이 오는 경우라면 다음과 같이 작성할 수 있다.
MyFunctionalInterface fi = (x,y) -> { return x + y } ;
-> MyFunctionalInterface fi = (x,y) -> x + y;MyFunctionalInterface fi = (x,y) -> { return sum(x + y) } ;
-> MyFunctionalInterface fi = (x,y) -> sum(x + y);
람다식이 대입된 인터페이스 참조 변수는 다음과 같이 methoc()를 호출 할 수 있따.
매개값으로 2와 5를 주면 람다식의 x 변수에 2, y 변수에 5가 대입되고 x와 y는 중괄호 { } 에서 사용된다.
int result = fi.method(2,5);public class MyFunctionalInterfaceExample {
public static void main(String[] args) {
MyFunctionalInterface fi;
fi = (x,y) -> {
int result = x + y;
return result;
};
System.out.println(fi.mehtod(2, 5));
fi = (x,y) -> { return x + y; };
System.out.println(fi.mehtod(2, 6));
fi = (x,y) -> x+y; //실행문이 하나라 중괄호 생략 가능
System.out.println(fi.mehtod(2, 7));
fi = (x,y) -> sum(x,y);
System.out.println(fi.mehtod(2, 8));
}
public static int sum(int x, int y) {
return x+y;
}
}
14.4 클래스 맴버와 로컬 변수 사용
람다식의 실행 블록에는 클래스의 맴버(필드와 메소드) 및 로컬 변수를 사용할 수 있다.
클래스의 맴버는 제약 사항 없이 사용 가능하지만, 로컬 변수는 제약 사항이 따른다.
자세한 내용을 알아보기로 하자.
14.4.1 클래스의 멤버 사용
람다식 실행 블록에는 클래스의 멤버인 필드와 메소드를 제약 사항 없이 사용 할 수 있다.하지만 this 키워드를 사용 할 때에는 주의가 필요하다.
일반적으로 익명 객체 내부에서 this는 익명 객체의 참조이지만, 람다식에서 this는 내부적으로 생성되는 익ㅁ여 객체의 참조가 아니라 람다식을 실행한 객체의 참조이다.
다음 예제는 람다식에서 바깥 객체와 중첩 객체의 참조를 얻어 필드값을 출력하는 방법을 보여주고 있다.
중첩 객체 inner에서 람다식을 실행했기 때문에 람다식 내부에서의 this는 중첩 객체 Inner 이다.
@FunctionalInterface
public interface MyFunctionalInterface {
public void mehtod();
}public class UsingThis {
public int outterField = 10;
class Inner{
int innerFiled = 20;
void method() {
//람다식
MyFunctionalInterface fi = () -> {
System.out.println("outterField : " + outterField);
System.out.println("outterField : " + UsingThis.this.outterField); //바깥 객체의 참조를 얻기 위해서는 클래스명.this를 사용
System.out.println("innerFiled : " + innerFiled);
System.out.println("innerFiled : " + this.innerFiled);//람다식 내부에서 this는 Inner 객체를 참조
};
fi.mehtod();
}//method()
}//Inner
}//UsingThispublic class UsingThisExample {
public static void main(String[] args) {
UsingThis usingThis = new UsingThis();
UsingThis.Inner inner = usingThis.new Inner();
inner.method();
}
}
14.4.2 로컬 변수 사용
람다식은 메소드 내부에서 주로 작성되기 때문에 로컬 익명 구현 객체를 생성시킨다고 봐야 한다.
람다식에서 바깥 클래스의 필드나 메소드는 제한 없이 사용할 수 있으나, 메소드의 매개 변수 또는 로컬 변수를 사용하면 이 변수는 final 특성을 가져야 한다.
왜 final 특성을 가져야 되는지 이유를 알고 싶다면 9.5.3 익명 객체의 로컬 변수 사용을 읽어보길 바란다.
(https://concept-slow.tistory.com/16)
따라서 매개 변수 또는 로컬 변수를 람다식에서 읽는것은 허용 되지만, 람다식 내부 또는 외부에서 변경할 수 없다.
다음 예제 코드를 보며 이해해 보자.
@FunctionalInterface
public interface MyFunctionalInterface {
public void mehtod();
}public class UsingLocalVariable {
void method(int arg) { //arg는 final특성을 가짐
int localVar = 40; //localVar는 final 특성을 가짐
//arg = 31; //final 특성때문에 수정 불가
//localVar = 41; //final 특성때문에 수정 불가
//람다식
MyFunctionalInterface fi = () -> {
//로컬변수 읽기
System.out.println("arg : " + arg);
System.out.println("localVar : "+ localVar + "\n");
};
fi.mehtod();
}
}public class UsingLocalVariableExample {
public static void main(String[] args) {
UsingLocalVariable ulv = new UsingLocalVariable();
ulv.method(20);
}
}
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