Item42. 익명 클래스보다는 람다를 사용하라

익명 클래스(Annonymous Class)

A클래스는 a()메서드를 가지고 있고 B클래스는 A를 확장했고 b()메서드를 가지고 있다.

new 키워드로 A를 생성하자마자 a메서드 접근? 가능

new 키워드로 B 생성하자마자 b메서드 접근? 가능

new 키워드로 B 생성하자마자 A클래스의 a메서드 접근? 상속관계로 가능

 

위 그림을 코드로 작성된 것을 이해한다면

 

이 익명 클래스는 어떻게 만들어지는지 확인해보자

 

B 클래스를 생성하며 abc메서드를 호출하는 구문에서 생성과 호출부분을 분리한다.

 

B클래스 자체를 복사하여 B생성 부분에 붙여 넣는다.

 

익명 클래스이니 메서드 시그니처는 삭제되고 확장할 A 클래스만 남기고 abc 메서드는 괄호 뒤쪽에 붙인다.

 

A클래스를 만든 것이 아닌 실제로 A클래스를 확장한 B를 만든 것이나 이름은 없고 확장할 클래스인 A만 남게된다.

A를 상속받은 익명클래스를 생성하며 def메서드를 선언하고 A클래스의 abc메서드를 실행하는 즉시실행 함수같은 익명 클래스가 만들어 진다.

 

당연히 def 함수도 실행된다.

 

익명 클래스를 사용하는 이유는 선언된 클래스 내에서만 한 번만 사용될 경우 별도 변수에 담을 필요가 없기 때문이다.

 

만약 익명 클래스를 변수에 담아 사용하게 된다면 담기는 변수 타입이 확장하는 부모 타입으로 지정할 수 밖에 없기 때문에

익명 클래스 내부에 만들어진 필드와 메서드는 변수 접근제어자로 접근할 수 없다.

자식은 부모객체의 멤버들을 사용할 수 있지만 부모는 어떤 객체가 자기를 확장했는지 모르기 때문에 자식의 멤버를 사용할 수 없는 것과 같다.

 

 

함수형 인터페이스 (Functional Interface)

• 추상 메서드를 딱 하나만 가지고 있는 인터페이스
• SAM(Single Abstract Method) 인터페이스
• @FunctionalInterface 애노테이션을 가지고 있는 인터페이스

람다 표현식 (Lambda  Expresstions)

• 함수형 인터페이스의 인스턴스를 만드는 방법으로 쓰일 수 있다.
• 코드를 줄일 수있다.
• 메서드 매개변수, 리턴 타입, 변수로 만들어 사용할 수도 있다.

자바에서 함수형 프로그래밍

• 함수를 First class object로 사용할 수 있다.
• 순수 함수 (Pure Function)
  • 사이드 이펙트 만들 수 없다. (함수 밖에 있는 값을 변경하지 못한다.)
  • 상태가 없다.(함수 밖에 정의되어 있는)
• 고차 함수 (Higher-Order Function)
  • 함수가 함수를 매개변수로 받을 수 있고 함수를 리턴할 수도 있다.
• 불변성

 

추상 메서드 한 개만 있는 인터페이스는 FunctionalInterface로 사용하여 람다 표현식 사용이 가능하다.

이러한 인터페이스를 함수형 인터페이스라고 한다.

 

FunctionalInterface를 구현한 익명 클래스는 리턴될 타입이 추론 가능하고 1개의 메서드만 구현해도 되니 클래스 선언부와 메서드 선언부 생략이 가능한 람다표현식을 사용할 수 있다.

변수에 담은 익명클래스의 메서드를 사용하려면 람다표현식은 직접적인 메서드 이름이 없어서 헷갈릴 수 있지만 IDE에서 접근제어자를 사용해주면 알아서 메서드와 매칭을 쉽게할 수 있다.

이러한 익명 클래스를 함수 타입이라고도 하며 변수에 할당하면 함수 타입을 메서드 파라미터로 전달하는 것도 가능하다.

 

매개변수를 받는 FunctionalInterface의 경우

 

자바에서 함수형 프로그래밍의 순수 함수는 상태값을 가지지 않는 함수로 같은 값이 주어졌을 때 항상 같은 값이 나와야 한다.

함수 외부에 선언된 값은 변경할 수 없도록 막혀 있다. final이라는 가정하에 사용해야 한다.

 

함수 내 상태값으로 가지게 될 경우 같은 값이 주어져도 결과값이 달라진다.

이는 함수형 프로그래밍이라고 볼 수 없기때문에 주의해서 사용해야 한다.

 

 

 

Java가 기본으로 제공하는 함수형 인터페이스

• Java.lang.function 패키지
• 자바에서 미리 정의해둔 자주 사용할만한 함수 인터페이스
• Function<T, R>
• BiFunction<T, U, R>
• Consumer<T>
• Supplier<T>
• Predicate<T>
• UnaryOperator<T>
• BinaryOperator<T>

Function<T, R>

• T 타입을 받아서 R 타입을 리턴하는 함수 인터페이스
  • R apply(T t)
• 함수 조합용 메소드
  • andThen
  • compose

BiFunction(T, U, R)

• 두 개의 값(T, U)를 받아서 R 타입을 리턴하는 함수 인터페이스
  • R apply(T t, U u)

Consumer<T>

• T 타입을 받아서 아무값도 리턴하지 않는 함수 인터페이스
  • void Accept(T t)
• 함수 조합용 메소드
  • andThen

Supplier<T>

• T 타입의 값을 제공하는 함수 인터페이스
  • T get()

Predicate<T>

• T 타입을 받아서 boolean을 리턴하는 함수 인터페이스
  • boolean test(T t)
• 함수 조합용 메서드
  • And
  • Or
  • Negate

UnaryOperator<T>

• Function<T, R>의 특수한 형태로, 입력값 하나를 받아서 동일한 타입을 리턴하는 함수 인터페이스

BinaryOperator<T>

• BiFunction<T, U, R>의 특수한 형태로, 동일한 타입의 입력값 두개를 받아 리턴하는 함수 인터페이스

 

FunctionalInterface에는 단 하나의 추상 메서드 외에 default 메서드나 static 메서드를 가질 수 있다.

T 타입을 받아서 R 타입을 리턴하는 Function 함수 인터페이스

함수를 조합하는 default 메서드로 compose와 andThen 메서드가 있는데 compose는 입력값으로 ()안에 함수를 먼저 적용 후 결과값을 앞서 선언한 함수에 넘겨서 메서드를 실행하고 andThen은 반대로 입력값을 처음 선언한 함수에 적용한 값을 ()안에 함수에 적용한 결과값을 나타낸다.

 

T 타입을 받아서 아무것도 리턴하지 않는 Consumer.

Foo3엔 함수내에 출력하는 로직이 있어 출력하게 된다. printTT는 메서드 레퍼런스로 변경하였다.

 

입력값 없이 값을 가져오는 Supplier

받아올 값의 타입을 정의하고 입력값이 없어서 람다표현식에 인자를 줄 필요가 없다.

 

주어진 인자갑이 함수 내부 로직을 거쳐 boolean 값을 출력할 때 사용한다.

 

UnaryOperator는 Function 에서 입력값과 리턴값 같은 타입일 경우 1개로 줄여서 사용하는 FunctionalInterface이다.

Function을 확장했다.

 

 

람다

• (인자 리스트) -> {바디}

인자 리스트

• 인자가 없을 때 : ()
• 인자가 한개일 때 : (one) 또는 one
• 인자가 여러개 일 때 : (one, two)
• 인자의 타입은 생략 가능, 컴파일러가 추론(infer)하지만 명시할 수도 있다.(Integer one, Integer two)

바디

• 화살표 오른쪽에 함수 본을 정의한다.
• 여러 줄인 경우에 {}를 사용해서 묶는다.
• 한 줄인 경우에 생략 가능. return도 생략 가능.

변수 캡쳐(Variable Capture)

• 로컬 변수 캡쳐
  • final이거나 effective final인 경우에만 참조할 수 있다.
  • 그렇지 않을 경우 concurrency 문제가 생길 수 있어서 컴파일을 방지한다.
• effective final
  • 이것도 역시 자바 8부터 지원하는 기능으로 "사실상" final인 변수.
  • final 키워드 사용하지 않은 변수를 익명 클래스 구현체 또는 람다에서 참조할 수 있다.
• 익명 클래스 구현체와 달리 '쉐도윙'하지 않는다.
  • 익명 클래스는 새로 스콥을 만들지만, 람다는 람다를 감싸고 있는 스콥과 같다.
  • 익명 클래스에서는 같은 함수 외 선언된 변수와 같은 이름의 변수를 가지면 함수 내 선언된 변수값으로 새로운 스콥을 만들고 람다는 람다 외 선언된 변수와 람다 내 선언된 변수와 스코프와 같아 같은 이름의 변수일 경우 컴파일 에러가 난다.

 

메서드 레퍼런스

람다가 하는 일이 기존 메서드 또는 생성자를 호출하는 거라면, 메서드 레퍼런스를 사용해서 매우 간결하게 표현할 수 있다.

• 스태틱 메서드 참조
  • 타입::스태틱 메서드
• 특정 객체의 인스턴스 메서드 참조
  • 객체 레퍼런스::인스턴스 메서드
• 임의 객체의 인스턴스 메서드 참조
  • 타입::인스턴스 메서드
• 생성자 참조
  • 타입::new

hi 람다표현식의 로직은 Greeting의 hi 스태틱 메서드와 같은일을 하고 있을 때 메서드 레퍼런스를 활용할 수 있다.

 

 

 

 

 

 

예전에는 자바에서 함수 타입을 표현할 때 추상 메서드를 하나만 담은 인터페이스(드물게는 추상 클래스)를 사용했다.

이런 인터페이스의 인스턴스를 함수 객체(function object)라고 하여, 특정 함수나 동작을 나타내는데 썼다.

문자열을 길이순으로 정렬을 위한 비교 함수

전략 패턴 처럼 함수 객체를 사용하는 과거 객체 지향 디자인 패턴에는 위와같은 익명 클래스면 충분했다.

이 코드에서 Comparator 인터페이스가 정렬을 담당하는 추상전략을 뜻하며, 문자열을 정렬하는 구체적인 전략을 익명 클래스로 구현했다.

하지만 익명 클래스 방식은 코드가 너무 길어 함수형 프로그래밍에 적합하지 않았다.

 

자바 8에 와서 추상 메서드 하나만 가지고 있는 인터페이스는 FunctionalInterface라는 특별한 의미를 같고 이 인터페이스의 인스턴스를 람다식(Lambda Expression)을 사용해 만들 수 있다. 앞선 익명 클래스를 사용한 코드를 람다식으로 바꾼 방식으로 자질구레한 코드들이 사라지고 어던 동작을 하는지 명확하게 드러난다.

여기서 람다, 매개변수 (s1, s2), 반환값의 타입은 각각 (Comparator<String>), String, int지만 코드에서는 언급이 없다.

컴파일러가 문맥을 살펴 타입을 추론해준 것이다. 상황에 따라 컴파일러가 타입을 결정하지 못할 수도 있는데, 그럴 때는 프로그래머가 직접 명시해야 한다. 컴파일러가 타입을 추론할 수 있는 정보는 대부분 제네릭에서 얻는다.

타입을 명시해야 코드가 더 명확할 때만 제외하고는, 람다의 모든 매개변수 타입은 생략하자.

 

람다 자리에 비교자 생성 메서드를 사용하면 코드를 더 간결하게 만들 수 있다.

 

자바 8 List 인터페이스에 추가된 sort 메서드를 이용하면 더욱 짧아진다.

 

 

람다를 이용하면 열거타입의 인스턴스 필드를 이용하는 방식으로 상수별로 다르게 동작하는 코드를 쉽게 구현할 수 있다.

단순히 각 열거타입 상수의 동작을 람다로 구현해 생성자에 넘기고, 생성자는 이 람다를 인스턴스 필드로 저장해둔다. 그런 다음 apply 메서드에서 필드에 저장된 람다를 호출하기만 하면 된다.

DoubleBinaryOperator 인터페이스는 다양한 FunctionalInterface 중 하나로, double 타입 인수 2개를 받아 double 타입 결과를 돌려준다.

 

람다를 사용할 때 고려할 점

• 람다 기반 Operation 열거 타입을 보면 상수별 클래스 몸체는 더 이상 사용할 이유가 없다고 느낄지 모르지만 메서드나 클래스와 달리 람다는 이름이 없고 문서화할 수 없다. 따라서 코드 자체로 동작이 명확히 설명되지 않거나 코드 줄 수가 많아지면 람다를 쓰지 말아야 한다. 람다는 한 줄일 때 가장 좋고 길어야 세줄 안에 끝내는게 좋다.
• 열거 타입 생성자에 넘겨지는 인수들의 타입도 컴파일 타임에 추론된다. 따라서 열거 타입 생성자 안의 람다는 열거 타입의 인스턴스 멤버는 런타임에 만들어지기 때문에 접근할 수 없다. 상수별 동작을 단 몇 줄로 구현하기 어렵거나 인스턴스 필드나 메서드를 사용해야하는 상황이라면 상수별 클래스 몸체를 사용해야 한다.
• 람다는 함수형 인터페이스에서만 쓰이므로 추상 클래스의 인스턴스를 만들 때는 람다를 쓸수 없어 익명 클래스를 써야한다. 비슷하게 추상 메서드가 여러 개인 인터페이스의 인스턴스를 만들 때도 익명 클래스를 쓸 수 있다.
• 람다는 자신을 참조할 수 없다. 람다에서 this 키워드는 바깥 인스턴스를 가리킨다. 반면 익명 클래스에서는 this는 익명 클래스 인스턴스 자신을 가리킨다. 그래서 함수 객체가 자신을 참조해야하면 익명 클래스를 써야한다.
• 람다를 직렬화하는 일은 극히 삼가야 한다.(익명 클래스 인스턴스도 마찬가지) 직렬화해야만 하는 함수 객체가 있다면 private 정적 중첩 클래스의 인스턴스를 사용하자.

 

 

참고자료

https://www.inflearn.com/course/the-java-java8/dashboard

더 자바, Java 8 - 인프런 | 강의

https://velog.io/@banjjoknim/%EC%95%84%EC%9D%B4%ED%85%9C-42.-%EC%9D%B5%EB%AA%85-%ED%81%B4%EB%9E%98%EC%8A%A4%EB%B3%B4%EB%8B%A4%EB%8A%94-%EB%9E%8C%EB%8B%A4%EB%A5%BC-%EC%82%AC%EC%9A%A9%ED%95%98%EB%9D%BC

아이템 42. 익명 클래스보다는 람다를 사용하라