아이템 42. 익명 클래스보다는 람다를 사용하라

1. 함수 타입 표현 방법

JDK 1.1 이전

예전에는 자바에서 함수 타입을 표현할 때 추상 메서드를 하나만 담은 인터페이스 (드물게는 추상 클래스)를 사용하였다. 이런 인터페이스의 인스턴스를 함수 객체(function object)라고 한다.

JDK 1.1

JDK 1.1이 등장하면서 함수 객체를 만드는 주요한 수단은 익명 클래스(아이템 24)가 되었다.

다음 예제는 문자열을 길이순으로 정렬하기 위한 비교 함수로 익명 클래스를 사용한 것이다.

Collections.sort(words, new Comparator<String>() {
    public int compare(String s1, String s2) {
        return Integer.compare(s1.length(), s2.length());
    }
});

Java 8

자바 8부터는 '추상 메서드 하나짜리 인터페이스'를 함수형 인터페이스라고 부르고, 이 인터페이스들의 인스턴스를 람다식(lambda expression)을 사용해 만들 수 있게 되었다.

람다는 함수나 익명 클래스와 개념은 비슷하지만 코드는 훨씬 간결하다.

Collections.sort(words,
        (s1, s2) -> Integer.compare(s1.length(), s2.length()));

비교자 생성 메서드(아이템 14)를 사용하면 더 간결하게 만들 수 있다.

Collections.sort(words, comparingInt(String::length));

List 인터페이스의 sort 메서드를 이용하면 더욱 짧아진다.

words.sort(comparingInt(String::length));

2. 람다

1) 타입 추론

람다식을 보면, 매개변수와 반환값의 타입에 대한 언급이 없다.

이는 컴파일러가 문맥을 살펴 타입을 추론해준 것이다.
상황에 따라 컴파일러가 타입을 결정하지 못할 수도 있는데, 그럴 때는 프로그래머가 직접 명시해야 한다.

Q. 그렇다면 언제 타입을 명시해줘야 할까?
타입을 명시해야 코드 더 명확할 때만 제외하고는, 람다의 모든 매개변수 타입은 생략하자.
그런 다음 컴파일러가 "타입을 알 수 없다"는 오류를 낼 때만 해당 타입을 명시하면 된다.
반환값이나 람다식 전체를 형변환해야 할 때도 있겠지만 아주 드물다.

🔖 제네릭과 람다

앞서 등장한 아이템들에서 제네릭에 대해서 다루었다.

• 아이템 26: 제네릭의 로 타입을 쓰지 말라
• 아이템 29: 제네릭을 써라
• 아이템 30: 제네릭 메서드를 써라

위의 조언들은 람다와 함께 쓸 때 더욱 중요하다.
컴파일러가 타입을 추론하는 데 필요한 타입 정보 대부분을 제네릭에서 얻기 때문이다.

예를 들어, 위의 문자열 정렬 예제에서 words가 매개변수화 타입인 List<String>이 아니라 List였다면 컴파일 오류가 났을 것이다.

2) 예제 - 상수별 동작 구현

아이템 34에서 Operation 열거 타입의 상수별 메서드를 구현했던 것을 떠올려보자.

상수별 메서드 구현 코드

public enum Operation {
    PLUS("+") {public double apply(double x, double y) {return x + y;}},
    MINUS("-") {public double apply(double x, double y) {return x - y;}},
    TIMES("*") {public double apply(double x, double y) {return x * y;}},
    DIVIDE("/") {public double apply(double x, double y) {return x / y;}};
	
	private final String symbol;

    Operation(String symbol) { this.symbol = symbol; }

    @Override public String toString() { return symbol; }

	// 추상 메서드
	public abstract double apply(double x, double y);
}

이 예제에 람다를 사용하면, 열거 타입에 인스턴스 필드를 이용하여 상수별로 다르게 동작하는 코드를 쉽게 구현할 수 있다.
방법은 간단하다.

1. 각 열거 타입 상수의 동작을 람다로 구현해 생성자에 넘기고, 생성자는 이 람다를 인스턴스 필드로 저장해둔다.
2. apply 메서드에서 필드에 저장된 람다를 호출한다.

이렇게 구현하면 원래 버전보다 간결하고 깔끔해진다.

public enum Operation {
    PLUS  ("+", (x, y) -> x + y),
    MINUS ("-", (x, y) -> x - y),
    TIMES ("*", (x, y) -> x * y),
    DIVIDE("/", (x, y) -> x / y);

    private final String symbol;
    private final DoubleBinaryOperator op;

    Operation(String symbol, DoubleBinaryOperator op) {
        this.symbol = symbol;
        this.op = op;
    }

    @Override public String toString() { return symbol; }

    public double apply(double x, double y) {
        return op.applyAsDouble(x, y);
    }
}

💡 DoubleBinaryOperator 인터페이스

java.util.function 패키지가 제공하는 함수 인터페이스.
applyAsDouble 메서드를 통해 double 타입 인수 2개를 받아 double 타입 결과를 돌려준다.

3) 주의 사항 및 제약 사항

1. 람다는 메서드나 클래스와 달리 이름이 없고 문서화도 불가능하다.
따라서 코드 자체로 동작이 명확히 설명되지 않거나 코드 줄 수가 많아지면 람다를 쓰지 말자.

람다는 1줄일 때 가장 좋고, 길어야 3줄 안에 끝내는게 좋다.
3줄을 넘어가면 가독성이 심하게 나빠진다.

람다가 길거나 읽기 어렵다면 더 간단히 줄여보거나 람다를 쓰지 않는 쪽으로 리팩터링하자.

2. 열거 타입 생성자 안의 람다는 열거 타입의 인스턴스 멤버에 접근할 수 없다.

열거 타입 생성자에 넘겨지는 인수들의 타입도 컴파일타임에 추론되는데, 인스턴스는 런타임에 만들어지기 때문이다.

3. 람다는 함수형 인터페이스에서만 쓰인다.

람다는 함수형 인터페이스(추상 메서드 하나짜리 인터페이스)가 아닌 곳에서는 사용할 수 없다.
따라서 추상 클래스의 인스턴스를 만들 때는 익명 클래스를 써야 한다.
또한 추상 메서드가 여러 개인 인터페이스의 인스턴스를 만들 때도 익명 클래스를 써야 한다.

4. 람다는 자신을 참조할 수 없다.
람다에서의 this 키워드는 바깥 인스턴스를 가리킨다.
반면 익명 클래스에서의 this는 익명 클래스의 인스턴스 자신을 가리킨다.
따라서 함수 객체가 자신을 참조해야 한다면 반드시 익명 클래스를 써야 한다.

5. 람다는 직렬화 형태가 구현별로 다를 수 있다. (익명 클래스처럼)

따라서 람다를 직렬화하는 일은 극히 삼가야 한다(익명 클래스의 인스턴스도 마찬가지다).
직렬화해야만 하는 함수 객체가 있다면 private 정적 중첩 클래스의 인스턴스를 사용하자.

📌 핵심 정리

자바 8부터는 작은 함수 객체를 구현하는 데 적합한 람다가 도입되었다.
익명 클래스는 함수형 인터페이스가 아닌 타입의 인스턴스를 만들 때만 사용하라.
람다는 작은 함수 객체를 아주 쉽게 표현할 수 있어 함수형 프로그래밍의 지평을 열었다.