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15. 람다식

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람다

variable capture

함수형 인터페이스

람다식(Lambda Expression)

람다식(Lambda Expression)이란 함수를 하나의 식(expression)으로 표현한 것이다. 함수를 람다식으로 표현하면 메소드의 이름이 필요 없기 때문에, 람다식은 익명 함수(Anonymous Function)의 한 종류라고 볼 수 있다.

익명함수(Anonymous Function)란 함수의 이름이 없는 함수로, 익명함수들은 모두 일급 객체

람다식을 사용하면 메서드 명이 불필요해지고, 괄호()와 화살표 →를 이용한 함수를 선언하게 된다

// 기존 방식
public String hello() { return "Hello World!"; }
// 람다식 적용
() -> "Hello World!";
Java
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이렇게 람다식이 등장하게 된 이유는 불필요한 코드를 줄이고, 가독성을 높이기 위함이다.

그렇기 때문에 함수형 인터페이스의 인스턴스를 생성하여 함수를 변수처럼 선언하는 람다식에서는 메소드의 이름이 불필요하다고 여겨져서 이를 사용하지 않는다.

대신 컴파일러가 문맥을 살펴 타입을 추론한다. 또한 람다식으로 선언된 함수는 1급 객체이기 때문에 Stream API의 매개변수로 전달이 가능해진다.

[ 람다식(Lambda Expression) 의 특징 ]

•

람다식 내에서 사용되는 지역변수는 final이 붙지 않아도 상수로 간주된다.

•

람다식으로 선언된 변수명은 다른 변수명과 중복될 수 없다.

[ 람다식(Lambda Expression) 의 장점 ]

코드를 간결하게 만들 수 있다.

식에 개발자의 의도가 명확히 드러나 가독성이 높아진다.

함수를 만드는 과정없이 한번에 처리할 수 있어 생산성이 높아진다.

병렬프로그래밍이 용이하다.

[ 람다식(Lambda Expression) 의 단점 ]

람다를 사용하면서 만든 무명함수는 재사용이 불가능하다.

디버깅이 어렵다.

람다를 남발하면 비슷한 함수가 중복 생성되어 코드가 지저분해질 수 있다.

재귀로 만들경우에 부적합하다.

람다식 표현법

람다식은 매개변수 + 실행문 형태로 구성된다. 즉 접근자, 반환형 모두 생략되는 구조이다.

모양은 ( ) → { }; 형태로 구성된다. 괄호 안에 interface 함수의 매개변수를 입력하고, → 뒤의 { } 안에 실행할 코드를 작성하면 된다.

예제 인터페이스

public interface Calculator{
	public int cal(int num1, int num2);
}
Java
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기본 사용법 ( 매개변수 타입) → { }; )

public static void main(String[] args){
	Caculator cal = (int num1, int num2) -> {return num1 + num2; };
	System.out.println(cal.cal(1 , 2));	
}
Java
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매개변수 타입 생략( (매개변수) → { }; )

public static void main(String[] args){
	Caculator cal = (num1, num2) -> {return num1 + num2; };
	System.out.println(cal.cal(1 , 2));	
}
Java
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매개변수가 1개이거나 2개 이상의 매개변수의 타입이 모두 같을 때는 타입을 생략 가능

매개변수가 없는 경우 ( ( ) → { }; )

public static void main(String[] args){
	Caculator cal = () -> { System.out.println("매개변수가 없는 경우")};	
	cal.cal();
}
Java
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중괄호 생략 ( ( ) → ; )

public static void main(String[] args){
	Caculator cal = (num1, num2) -> num1 + num2;
	System.out.println(cal.cal(1 , 2));	
}
Java
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실행할 문장이 1개일 때에는 중괄호를 생략할 수 있다. 이 때 중요한 점은 반환이 필요한 메서드의 경우 return 키워드를 생략해야 한다.

소괄호 중괄호 생략 ( 매개변수 → ; )

public static void main(String[] args){
	Caculator cal = num1 -> System.out.println(num1);	
	cal.cal(1);
}
Java
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매개변수가 1개이고, 실행할 문장이 1개인 경우 ( ) 와 { } 를 모두 생략할 수 있다.

함수형 인터페이스(Functional Interface)

•

함수형 인터페이스란 추상 메서드가 오직 하나인 인터페이스를 의미한다.

•

함수형 인터페이스만이 람다식으로 표현 가능하다.

•

Java는 기본적으로 객체지향 언어이기 때문에 순수 함수와 일반 함수를 다르게 취급하고 있다.  Java에서는 이를 구분하기 위해 함수형 인터페이스가 등장하게 되었다.

•

추상 메서드가 하나라는 뜻은 default method 또는 static method 는 여러 개 존재해도 상관 없다는 뜻이다.

•

그리고 @FunctionalInterface 어노테이션을 사용하는데, 이 어노테이션은 해당 인터페이스가 함수형 인터페이스 조건에 맞는지 검사해준다.

•

@FunctionalInterface 어노테이션이 없어도 함수형 인터페이스로 동작하고 사용하는 데 문제는 없지만, 인터페이스 검증과 유지보수를 위해 붙여주는 게 좋다.

Variable Capture

람다식의 실행 블록 내에서 람다식을 감싸고 있는 클래스의 인스턴스 변수, 스태틱 변수, 지역 변수에 접근하는 것이 가능하다.

하지만 지역 변수에 접근할 때는 Variable Capture라는 특별한 작업이 수행되기 때문에 제약이 생긴다.

로컬 변수는 final으로 선언되어야 한다,

final로 선언되어 있지 않은 로컬 변수는 Effectively Final(final 처럼 동작)이어야 한다. 
즉, 값의 재할당이 일어나면 안된다.

이러한 제약사항이 생긴 이유는 클래스 내부에 선언된 로컬 클래스(여기선 람다식)가 지역 변수를 참조할 때는 그 값을 복사해서 사용하기 때문이다.

이를 Variable Capture라고 한다. 쉽게 말하면 Variable Capture란 객체 외부에서 선언된 변수를 객체 내부로 복사하는 행위이다. 지역 변수 뿐만 아니라 파라미터로 전달된 변수 또한 외부에서 선언된 변수이므로 같은 규칙이 적용된다. 외부에서 선언된 변수를 직접 사용하지 않고 내부로 복사해오는 이유는 변수와 객체의 생명 주기와 관련이 있고 자세한 설명은 아래와 같다.

스태틱 변수는 메서드 영역에, 인스턴스 변수는 힙 영역에, 지역 변수는 호출스택에 각각 생성된다. 람다식 또한 익명 객체의 인스턴스이기 때문에 힙 영역에 생성된다.

지역 변수는 해당 변수를 선언한 메서드가 종료되는 순간 메모리에서 사라진다. 하지만 로컬 클래스는 아얘 다른 위치에서 생성되기 때문에 생명주기가 메서드와 전혀 상관이 없다. 따라서 스태틱 변수, 인스턴스 변수와 달리 로컬 클래스가 지역 변수를 사용하려고 할때는 해당 지역 변수가 이미 호출스택에서 사라졌을 위험이 항상 존재한다.(매개변수도 마찬가지다)

그럼 로컬 클래스는 절대로 외부에서 선언된 변수를 참조할 수 없도록 제약해야 할까? 그런 제약을 걸지 않으면서도 위에서 언급한 위험성을 제거하기 위해서 자바에서는 객체 외부에 선언된 변수의 값을 복사(Variable Capture)하면서 동시에 해당 변수는 반드시 final이어야 한다는 새로운 제약을 만들었다.

메서드, 생성자 레퍼런스

람다식이 하나의 메서드만 호출하는 경우, 람다식을 더욱 간결하게 표현하는 방법이 존재하며 이를 메서드 레퍼런스라고 부른다.

Static Method Referenece

Function<String, Integer> f = (String s) -> Integer.parseInt(s); // 기존 람다식
Function<String, Integer> f = Integer::parseInt; // 메서드 레퍼런스 적용
Java
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Instance Method Reference

BiFunction<String, String, Boolean> f = (s1, s2) -> s1.equals(s2);  // 람다식
BiFunction<String, String, Boolean> f = String::equals;  // 메서드 레퍼런스
Java
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이미 생성된 객체의 메서드 Reference

MyClass obj = new MyClass();

Function<String, Boolean> f = (x) -> obj.equals(x);  // 람다식
Function<String, Boolean> f = obj::equals;  // 메서드 레퍼런스
Java
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생성자 Refernce

// 매개변수가 있는 생성자
Supplier<MyClass> s = () -> new MyClass;  // 람다식
Supplier<MyClass> s = MyClass::new;  // 생성자 레퍼런스


// 매개변수가 존재하는 생성자
Function<Integer, MyClass> f = (i) -> new MyClass(i);  // 람다식
Function<Integer, MyClass> f = MyClass::new;   // 생성자 레퍼런스
Java
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