0. 대화

Java에서의 함수형 인터페이스, Optional 처리 방식, 선언형과 명령형 스타일의 차이를 정리한다.
실무와 이론 모두에서 자주 등장하는 핵심 개념들을 간결하고 명확하게 요약하였다.

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0-1. Function<? super Object, ? extends Object> classifier

📌 핵심 요약:

• Function<T, R>: 입력 T를 받아 출력 R을 반환하는 함수형 인터페이스
• 와일드카드:
  • <?>: 아무 타입이나 가능
  • <? extends T>: T를 상속한 타입 (T 포함 X)
  • <? super T>: T의 부모 타입 (T 포함 O)
• classifier:
  • 분류기 역할을 하는 함수
  • 객체를 받아서 특정 기준에 따라 변환하여 반환함

✅ 예시 설명:

Function<? super Object, ? extends Object> classifier;

• 어떤 Object의 부모 타입도 입력 받을 수 있으며,
• 반환은 Object를 상속한 타입 중 하나가 될 수 있다.

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0-2. Optional

📌 핵심 요약:

Optional은 Java에서 null을 안전하게 다루기 위해 사용하는 래퍼 클래스이다.

✅ 메서드 요약:

• Optional.of(value)

  • 절대 null이 아님
  • null을 넣으면 예외 발생

• Optional.ofNullable(value)

  • null일 수도 있는 값 처리 가능

• Optional.empty()

  • 값이 아예 없음을 명시적으로 표현

• .orElse(default)

  • 값이 없을 경우 기본값 반환

• .ifPresent(fn)

  • 값이 존재하면 함수 실행

• .map(fn)

  • Optional 내부의 값을 변환

• OptionalDouble, OptionalInt, OptionalLong 등

  • 기본형 타입의 Optional 표현

⚠️ 주의할 점:

• Optional.of(null)은 절대 사용하지 말 것
• 기본 자료형을 감싸는 경우는 OptionalInt 등으로 명확히 구분

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0-3. 선언형 vs 명령형 (프로그램 설계 철학)

프로그래밍 스타일에 따라 문제 해결 방식이 달라진다.

구분	선언형 스타일	명령형 스타일
말 그대로	“무엇을 할지” 선언	“어떻게 할지” 직접 지시
특징	결과 중심	절차 중심
목적	무엇을 원하는지만 말함	어떻게 처리할지를 자세히 설명함
예시 언어	SQL, HTML, Java Stream, React	C, Java for문, Python 기본 반복문 등

📌 핵심 요약:

• 선언형은 간결한 표현과 가독성 향상에 유리
• 명령형은 세부 제어가 가능하나, 복잡성 증가 위험 있음
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1. 자바 기본 API(2)

1-1. 파일 입출력

자바에서는 FileOutputStream, FileInputStream과 같은 바이트 기반 스트림을 사용하여 파일에 데이터를 저장하고 읽어올 수 있다.
입출력 시에는 반드시 예외 처리를 통해 안정적인 프로그램 흐름을 구성하며, 스트림의 닫기 작업은 finally 블록에서 수행하는 것이 일반적이다.

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1-1-1. 📌 핵심 요약:

• 자바에서 파일 입출력은 스트림(Stream) 개념을 기반으로 한다. (파이프, 흐름)
• FileOutputStream → 파일에 데이터를 바이트 단위로 저장 (바이트 단위로 흘려보낼 수 있게 해주는 통로/흐름)
• FileInputStream → 파일에서 데이터를 바이트 단위로 읽음 (바이트 단위로 들어올 수 있게 해주는 통로/흐름)
• 반드시 예외처리와 스트림 닫기(close) 작업이 포함되어야 한다.

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1-1-2. 파일저장:

문자열을 UTF-8 바이트 배열로 변환 후, FileOutputStream을 통해 파일로 저장하는 예제이다.

public class Ex07_파일저장 {
    public static void main(String[] args) {
        // 파일 경로 (새로 만들 파일 포함), 파일에 기록할 내용 지정
        String filePath = "./01-JAVA-Basics/text.txt";
        String content = "안녕하세요 자바";

        // 문자열을 UTF-8 바이트 배열로 인코딩 (파일 저장을 위해)
        // FileOutputStream은 바이트 단위 스트림이라서, 흐를 수 있는 건 "바이트"뿐임. 
        // 따라서 그 안으로 보내려면 무조건 직렬화(객체의 경우)되었거나, 
        // 혹은 문자열을 바이트 배열로 인코딩한 형태여야 한다.
        byte[] buffer = null;
        try {
            buffer = content.getBytes("utf-8"); //enc-Kr도 있다.(엑셀o, vscode x)
        } catch (UnsupportedEncodingException e) {
            e.getStackTrace();
        }

        // 파일쓰기
        OutputStream os = null;
        
        try {
            os = new FileOutputStream(filePath); 
            // 자바 프로그램에서 파일을 "열어서" 데이터를 "써주는" 파이프(관) (쓰기모드로 연다)
            
            // 프로그램에서 파일로 데이터를 보냄 (out - 프로그램 기준), 
            // Stream은 데이터를 한 바이트씩 차례대로 흘려보내는 통로(파이프) 개념
            os.write(buffer); 
            // 파이프를 통해 쓰기 작업 수행
            // 이때 이미 존재하는 파일이면 덮어쓰고, 없으면 자동으로 생성됨.
            
        } catch (FileNotFoundException e) { 
            // 파일을 못찾았을때 발생하는 에러
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) { 
            // 파일 입출력시 하드가 부족하거나 해서 발생하는 에러
            e.printStackTrace();
        } catch (Exception e) {  
            // 예상치 못한 에러가 발생할 수 있으므로  항상 catch 마지막은 Exception을 써준다.
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (os!= null) { 
                // 스트림이 성공적으로 열렸을 경우에만 닫을 수 있다.
                try {
                    os.close();  
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

✅ 예시 설명:

• 문자열 → getBytes("utf-8")을 통해 바이트 배열로 변환
• FileOutputStream으로 흘려서 바이트 배열을 파일에 저장
• 예외처리 (FileNotFoundException, IOException, Exception)를 통해 안정성 확보
• finally 블록에서 close() 수행

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1-1-3. 파일읽어오기

저장된 파일을 FileInputStream으로 읽고, 바이트 배열을 다시 문자열로 복원하는 예제이다.

public class Ex08_파일읽기 {
    public static void main(String[] args) {
        String filepath = "01-JAVA-Basics/text.txt"; // ./는 생략가능
        byte [] buffer = null; // 읽어올 내용이 저장될 임시공간
        String content = null; // 임시공간의 바이트들을 문자열로 변환하여 저장할 변수

        InputStream is = null; // 꽂을 파이프 정의 

        try {
            is = new FileInputStream(filepath); // 프로그램 기준의 명명이니까 변수로는 파이프가 이어질 대상을 지정 -> 순간 파이프의 크기도 할당
            buffer = new byte[is.available()]; // 파이프(흐름)의 크기를 불러옴.
            is.read(buffer); // 관 꽂았으니까 이제 읽고 buffer에다가 담음.
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (is != null){ // 통로가 잘 열렸으면 닫아야지
                try {
                    is.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
        if (buffer != null ){
            try {
                content = new String(buffer, "utf-8");
            } catch (UnsupportedEncodingException e) {
                e.printStackTrace();
            } 
        }
        
        System.out.println(content);
    }
}

✅ 예시 설명:

• FileInputStream → 파일 내용을 읽어서 바이트 배열 buffer에 저장
• buffer를 다시 문자열로 복원 → new String(buffer, "utf-8")
• available()을 통해 스트림에서 읽을 수 있는 바이트 크기 확보

⚠️ 주의할 점:

• FileOutputStream과 FileInputStream은 모두 바이트 기반이므로, 문자열 처리 시 반드시 인코딩/디코딩 작업이 필요하다.
• 스트림을 닫지 않으면 리소스 누수(리소스가 공간을 계속 점유하고 있는 것을 의미한다.)가 발생할 수 있으므로 finally 블록에서 닫는 처리를 해야 한다.
• getBytes() 또는 new String() 시 인코딩명을 명시하지 않으면 시스템 기본값을 사용하므로, 명확하게 "utf-8" 지정해야 한다.

2. 자바 문제 풀이

2-1. 객체 리스트에서 특정 필드 기준 필터링 및 추출

• Person::name 즉 클래스::필드값으론 접근 안됨
• p -> p.name이 맞음. p는 지금 스트림에 흐르고 있는 하나의 객체를 의미함.
  객체를 변수로 받는 람다식을 세우는 게 맞음.

// 답(오답)
people.stream().filter(Person->Person.age>=20).map(Person::name).collect(Collectors.toList());

// 수정코드
people.stream()
      .filter(p -> p.age >= 20)
      .map(p -> p.name)
      .collect(Collectors.toList());

// 문제
class Person {
    String name;
    int age;

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
}

List<Person> people = List.of(
    new Person("철수", 19),
    new Person("영희", 22),
    new Person("민수", 25)
);

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2-2. 문자열 2차원 리스트 평탄화 후 중복제거

• 내부를 우선 스트림으로 만들어야 평탄화할 수 있다.

// 답
data.stream().flatMap(list -> list.stream()).distinct().sorted().forEach(s->System.out.println(s));

// 문제
List<List<String>> data = List.of(
    List.of("apple", "banana"),
    List.of("banana", "carrot"),
    List.of("apple", "date")
);

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2-3. 문자열 리스트를 길이 기준으로 그룹화하여 Map으로 저장

// 답
words.stream().collect(Collectors.groupingBy(String::length));

// 문제
List<String> words = List.of("a", "bee", "ant", "banana", "dog");

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2-4. 모든 아이템의 가격합계 구하기

• 클래스의 필드값을 가져오는 것은 거르는 게 아니라 전부 가져와야 하므로 filter가 아니라 map으로 해야 한다.
• reduce는 특정 작동을 하면서 값을 압축하는 것이다.
  합, 곱, 문자열 연결, 최솟값/최댓값(비교식 누적) 등을 구할 때 사용하고 특정 연산을 누적한다. → 객체형 스트림에서 사용하는 것
• min, max, sum은 기본형 스트림에만 제공된다.

// 답(오답)
items.stream().filter(Item::price).reduce(0, (a,b) -> a+ b);

// 정답
int sum = items.stream()
    .map(item -> item.price)
    .reduce(0, Integer::sum); // 또는 (a, b) -> a + b

// 문제
class Item {
    String name;
    int price;
    public Item(String name, int price) {
        this.name = name;
        this.price = price;
    }
}

List<Item> items = List.of(
        new Item("노트북", 1200000),
        new Item("마우스", 30000),
        new Item("키보드", 45000)
    );

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2-5. 50 이하의 수만 남기고 제곱 후 짝수만 리스트로 수집

// 답
numbers.stream().filter(i -> i <= 50).map(i -> i*i).collect(Collectors.toList());

// 문제
List<Integer> numbers = List.of(5, 8, 60, 7, 9, 100);

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2-6. 이름이 김으로 시작하는 사람만 이름을 영어 대문자로 바꿔서 리스트로 수집

// 답
names.stream()
    .filter(s -> s.startsWith("김"))
    .map(s->s.replace("김","KIM"))
    .collect(Collectors.toList());

// 문제
List<String> names = List.of("김철수", "이영희", "김영수", "박민수");

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2-7. 사용자 객체 리스트에서 도메인만 추출해서 중복제거하고 정렬

• map 안에 문장은 이게 스트림이 아닐 때라고 치고 조건문을 작성하는 것

// 답
users.stream()
    .map(s -> s.email.split("@")[1])
    .distinct()
    .sorted()
    .forEach(System.out::println);

// 문제
class User {
    String name;
    String email;
}

List<User> users = List.of(
        new User("A", "a@gmail.com"),
        new User("B", "b@naver.com"),
        new User("C", "c@gmail.com")
    );

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2-8. 책 객체 리스트에서 "프로그래밍"이라는 단어가 포함된 제목만 골라 정렬하고 출력

// 답
books.stream()
    .map(s->s.tilte)
    .filter(s->s.contains("프로그래밍"))
    .sorted()
    .forEach(System.out::println);

//문제
List<Book> books = List.of(
    new Book("자바 프로그래밍 기초", 30000),
    new Book("자료구조", 25000),
    new Book("파이썬 프로그래밍", 28000),
    new Book("인공지능", 40000)
)
    class Book {
    String title;
    int price;
}

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2-9. 이름 리스트를 Set으로 수집

// 답(약간 틀림)
names.stream()
    .distinct()
    .collect(Collectors.toSet());

// 정답
names.stream().collect(Collectors.toSet()); // 자동으로 중복을 걸러줌.

// 문제
List<String> names = List.of("김철수", "이영희", "김철수", "박민수");

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2-10. 배열에서 시작해서 평균구하기

• average가 OptionalDouble을 리턴하고 그대로 가면 이건 값이 있을 땐 double, 아니면 컴파일 에러가 난다.
• 실무에서는 orElse로 기본값을 설정하고 뽑는 방식을 많이 사용한다.
• getAsDouble()은 optional에 값이 비어있을 경우 에러가 난다.

// 답 (애매함.)
Arrays.stream(scores)
    .average()
    .getAsDouble();

// 정답
Arrays.stream(scores)
    .average()
    .orElse(0.0); // 기본값 더블타입으로 설정

// 문제 설명
int[] scores = {80, 90, 75, 100, 95};

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2-11. 조건에 따른 분류와 수집 (고난도)

• Collectors.groupingBy(
  분류함수, // ① keyMapper (필수) → 각 요소가 어떤 키로 묶일지
  하위 수집기 // ② downstream Collector (선택)
  → 그룹핑된 각 그룹 안에서 값을 어떻게 처리할지
  )
• Collectors.mapping(
  매핑 함수, // ① valueMapper → 각 요소를 어떤 값으로 변환할지 지정
  수집 방식 // ② downstream Collector → 변환된 값을 어떻게 수집할지 지정
  )

Map<String, List<String>> result = students.stream()
    .collect(Collectors.groupingBy(
        s -> s.score >= 60 ? "합격" : "불합격",    // key: 조건에 따른 문자열
        Collectors.mapping(s -> s.name, Collectors.toList()) // value: 이름만 리스트로 수집
    ));