[Kotlin] 코틀린의 Closure

H.Zoon·2024년 10월 26일

안드로이드 개발에서 코틀린 클로저(Closure)는 함수형 프로그래밍의 핵심 개념으로, 코드의 재사용성과 간결성을 높이는 데 큰 역할을 한다. 이번 글에서는 코틀린에서의 클로저의 개념과 사용법, 그리고 실제 예제를 통해 알아보려고 한다.

코틀린 클로저란?

클로저는 함수가 선언된 환경(context)을 유지하면서 그 환경에 있는 변수에 접근할 수 있는 함수 또는 람다 표현식을 말한다. 이는 함수 내부에서 선언된 변수나 함수를 외부에서도 사용할 수 있게 해주는 기능으로, 함수형 프로그래밍에서 매우 중요하다. 주요 특징은 다음과 같다.

1. 변수 캡처

클로저는 자신이 선언된 영역에 존재하는 변수들을 캡처(capture)하여 사용할 수 있다. 이는 함수 외부에 있는 변수를 함수 내부에서 마치 자신이 선언한 것처럼 접근하고 변경할 수 있게 해준다.

예제 1: 기본적인 변수 캡처

fun main() {
    var greeting = "안녕하세요"
/*
greeting이라는 변수는 main 함수의 지역 변수입니다.
이 변수는 sayHello 람다 함수의 외부에 선언되어 있습니다.
*/

    val sayHello = { name: String ->
        println("$greeting, $name!")
    }
/*
	sayHello는 람다 함수를 담고 있는 변수입니다.
이 람다 함수는 매개변수 name을 받아서 println("$greeting, $name!")를 실행합니다.
중요한 점은 람다 함수 내부에서 외부 변수 greeting을 사용하고 있다는 것입니다.
*/
    sayHello("코틀린") // 출력: 안녕하세요, 코틀린!

/*
sayHello 함수를 호출하면서 "코틀린"이라는 인자를 전달합니다.
람다 함수 내부에서 println("$greeting, $name!")가 실행되며, 결과적으로 "안녕하세요, 코틀린!"이 출력됩니다.
*/
}

위 예제에서 sayHello 람다는 외부 변수 greeting을 캡처하여 내부에서 사용한다. 이를 통해 함수 외부의 상태를 함수 내부에서 활용할 수 있다.

예제 2: 상태 유지

fun main() {
    fun counter(): () -> Int {
        var count = 0
        return {
            count++
            count
        }
    }

    val myCounter = counter()
    println(myCounter()) // 출력: 1
    println(myCounter()) // 출력: 2
    println(myCounter()) // 출력: 3
}

counter 함수는 내부 변수 count를 캡처하는 람다를 반환한다. 반환된 람다는 count의 상태를 유지하며 호출될 때마다 값을 증가시킨다.

상태 유지: 클로저를 사용하면 함수 외부의 변수를 캡처하여 상태를 유지할 수 있다. 이는 객체지향 프로그래밍에서 객체의 상태를 유지하는 것과 유사하다.
데이터 은닉: 캡처한 변수는 외부에서 직접 접근할 수 없으므로, 데이터를 안전하게 보호할 수 있다.

2. 일급 시민으로서의 함수

코틀린에서는 함수가 일급 시민(first-class citizen)으로 취급된다. 이는 함수를 변수에 할당하거나, 함수의 인자로 전달하거나, 함수의 반환값으로 사용할 수 있다는 의미다.

예시 1: 함수를 변수에 할당

fun add(a: Int, b: Int): Int {
    return a + b
}

val sumFunction = ::add
println(sumFunction(3, 4)) // 출력: 7

함수 add를 함수 참조 연산자 ::를 사용하여 변수에 할당하고, 이를 통해 함수를 호출할 수 있다.

예시 2: 함수를 인자로 전달

fun calculate(a: Int, b: Int, operation: (Int, Int) -> Int): Int {
    return operation(a, b)
}

val result = calculate(5, 3, ::add)
println(result) // 출력: 8

calculate 함수는 함수를 인자로 받아서 연산을 수행한다. 이를 통해 다양한 연산을 동적으로 적용할 수 있다.

설명 보충

유연성 증가: 함수를 변수처럼 다룰 수 있으므로, 코드의 유연성과 재사용성이 높아진다.
고차 함수 활용: 함수를 인자로 받거나 반환하는 고차 함수를 쉽게 구현할 수 있다.

3. 고차 함수와의 연계

클로저는 고차 함수(higher-order function)와 함께 사용되어 코드의 재사용성과 가독성을 높인다. 고차 함수는 함수를 인자로 받거나 함수를 반환하는 함수다.

예시: 컬렉션 처리

val numbers = listOf(1, 2, 3, 4, 5)
val filtered = numbers.filter { it % 2 == 0 }
println(filtered) // 출력: [2, 4]

filter 함수는 조건을 만족하는 요소만을 추출하는 고차 함수로, 람다 표현식을 인자로 받는다.

코드 간결화: 반복적인 루프 코드를 작성할 필요 없이 간단한 람다로 원하는 처리를 할 수 있다.
함수 조합: 여러 고차 함수를 조합하여 복잡한 데이터 처리를 간결하게 구현할 수 있다.

4. 클로저의 활용 사례

1. 이벤트 리스너에서의 사용

안드로이드에서 버튼 클릭 이벤트 등을 처리할 때 클로저를 사용하여 코드량을 줄이고 가독성을 높일 수 있다.

클릭 이벤트 처리

button.setOnClickListener {
    val message = "버튼이 클릭되었습니다."
    Toast.makeText(this, message, Toast.LENGTH_SHORT).show()
}

람다 표현식을 사용하여 클릭 이벤트의 동작을 간결하게 정의할 수 있다. 또한 외부 변수 message를 캡처하여 사용한다.

2. 비동기 작업 처리

코틀린의 코루틴과 함께 클로저를 사용하여 비동기 작업을 간결하게 처리할 수 있다.

코루틴에서 클로저 사용

fun fetchData(callback: (String) -> Unit) {
    // 비동기 작업 시뮬레이션
    GlobalScope.launch {
        delay(1000)
        callback("데이터 로드 완료")
    }
}

fun main() {
    fetchData { result ->
        println(result)
    }
    Thread.sleep(2000) // 메인 스레드 대기
}

fetchData 함수는 콜백 함수를 인자로 받아 비동기 작업이 완료되면 호출한다.

3. 커스텀 제어 구조

클로저를 사용하여 커스텀 제어 구조를 만들 수 있다.

리소스 관리

fun <T : Closeable, R> T.use(block: (T) -> R): R {
    return try {
        block(this)
    } finally {
        this.close()
    }
}

fun main() {
    FileInputStream("test.txt").use { input ->
        // 파일 읽기 작업
    }
}

use 함수는 리소스를 자동으로 관리하는 고차 함수로, 클로저를 활용하여 자원을 안전하게 처리한다.

4. 클로저와 메모리 관리

클로저는 캡처한 변수를 참조하므로 메모리 누수(memory leak)에 주의해야 한다. 특히, 안드로이드에서는 클로저가 Activity나 Fragment의 참조를 유지하여 메모리 누수가 발생할 수 있다.

해결 방법

약한 참조 사용: WeakReference를 사용하여 강한 참조를 피한다.

val activityReference = WeakReference(this)
button.setOnClickListener {
    activityReference.get()?.let {
        Toast.makeText(it, "버튼 클릭!", Toast.LENGTH_SHORT).show()
    }
}

라이프사이클에 맞게 관리: 클로저가 더 이상 필요하지 않을 때 null 처리나 제거를 통해 메모리를 해제한다.

결론

코틀린 클로저는 함수형 프로그래밍의 강력한 도구로, 코드의 효율성과 가독성을 높여준다. 다양한 예시를 통해 살펴보았듯이, 클로저를 활용하면 더욱 간결하고 효율적인 코드를 작성할 수 있다. 하지만 캡처한 변수에 대한 메모리 관리에 유의해야 한다. 안드로이드 개발에서 클로저를 적절히 활용하면 더 나은 품질의 애플리케이션을 개발할 수 있다.

참고문헌