# JAVA Ch14. 람다와 스트림

uuuu.jini·2022년 3월 30일
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JAVA -자바의 정석

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목차

  1. 람다식
  2. 스트림 [ Stream ]

1. 람다식 [ Lambda expression ]

람다식의 도입으로 자바는 객체지향언어인 동시에 함수형 언어가 되었다.

1.1 ] 람다식이란 ?

람다식은 간단히 말해서 메서드를 하나의 식(expression)으로 표현한 것이다. 람다식은 함수를 간략하면서도 명확한 식으로 표현할 수 있게 해준다. 메서드를 람다식으로 표현하면 메서드의 이름과 반환값이 없어지므로, 람다식을 익명 함수(anonymous functon)이라고도 한다.

int[] arr = new int[5];
Arrays.setAll(arr,(i)->(int)(Math.randon()*5)+1);

위의 문장에서 ()->(int)(Math.random()*5)+1이 람다식이다. 이 람다식이 하는 일을 메서드로 표현하면 다음과 같다.

int method(){
	return (int)(Math.random()*5)+1;
}

위의 메서드보다는 람다식이 간결하면서도 이해하기 쉽다. 게다가 모든 메서드는 클래스에 포함되어야 하므로 클래스도 새로 만들어야 하고, 객체도 생성해야만 비로소 이 메서드를 호출할 수 있다. 그러나 람다식은 이 모든 과정없이 오직 람다식 자체만으로도 이 메서드의 역할을 대신할 수 있다.

람다식은 메서드의 매개변수로 전달되어지는 것이 가능하고, 메서드의 결과로 변환될 수도 있다. 람다식으로 인해 메서드를 변수처럼 다루는 것이 가능해진 것이다.

1.2 ] 람다식 작성하기

람다식은 익명 함수답게 메서드에서 이름과 반화타입을 제거하고 매개변수 선언부와 몸통{} 사이에 ->를 추가한다.

반환타입 메서드이름(매개변수 선언) {
	문장들
}

을 아래와 같이 변환한다.

(매개변수 선언) -> { 문장들 }

예를 들어 두 값 중에서 큰 값을 반환하는 메서드 max를 람다식으로 변환하면 아래와 같다.

(int a, int b) -> {	return a > b ? a : b ; } 

반환값이 있는 메서드의 경우 return 문 대신에 식(expression)으로 대신 할 수 있다. 식의 연산결과가 자동적으로 반환값이 된다. 이때는 문장(statement)이 아닌 식(expression)이므로 끝에 ;를 붙이지 않는다.

(int a, int b) -> { a > b ? a : b }

람다식에 선언된 매개변수의 타입은 추론이 가능한 경우는 생략할 수 있다. 대부분의 경우 생략가능하다. 람다식에 반환타입이 없는 이유도 추론이 가능하기 때문이다.

(a,b) -> { a > b ? a : b }

선언된 매개변수가 하나뿐인 경우에는 괄호()를 생략할 수 있다 단, 매개변수의 타입이 있으면 괄호()를 생략할 수 없다.

a -> a * a

마찬가지로 괄호{}안에 문장이 하나일 때는 괄호{}를 생략할 수 있다. 이 때 문장의 끝에 ;를 붙이지 않아야 한다.

(String name, int i) -> System.out.println(name + "i)

그러나 괄호{}안의 문장이 return 문일 경우 괄호{}를 생략할 수 없다.

(int a, int b ) -> return a > b ? a : b;  //에러 
(int a, int b ) -> {return a > b ? a : b; } //OK

1.3 ] 함수형 인터페이스 [ Functional Interface ]

람다식은 익명 클래스의 객체와 동등하다. 인터페이스를 통해 람다식을 다루기로 결정되었으며, 람다식을 다루기 위한 인터페이스를 함수형 인터페이스(functional interface)라고 부르기로 했다.

@FunctionalInterface
interface MyFunction {
	public abstract int max(int a,int b);
}

단, 함수형 인터페이스는 오직 하나의 추상 메서드만 정의되어 있어야 한다. 그래야 람다식과 인터페이스의 메서드가 1:1로 연결될 수 있기 때문이다. 반면에 static메서드와 default 메서드의 개수에는 제약이 없다.

함수형 인터페이스 타입의 매개변수와 반환타입

함수형 인터페이스 MyFunction이 아래와 같이 정의되어 있을 때,

@FunctionalInterface
interface MyFunction{
	void myMethod();
}

메서드의 매개변수가 MyFunction타입이면, 이 메서드를 호출할 때 람다식을 참조하는 참조변수를 매개변수로 지정해야한다는 뜻이다.

void aMethod(MyFunction f){
	f.myMethod();
}
...

MyFunction f = () -> System.out.println("myMethod()");
aMethod(f);

또는 참조변수 없이 아래와 같이 직접 람다식을 매개변수로 지정하는 것도 가능하다.

aMethod( ()->System.out.println("myMethod()") ); //람다식을 매개변수로 지정

메서드의 반환타입이 함수형 인터페이스타입이라면, 이 함수형 인터페이스의 추상메서드와 동등한 람다식을 가리키는 참조변수를 반환한거나 람다식을 직접 반환할 수 도 있다.

MyFunction myMethod() {
	MyFunctino f = () -> {};
    return f;
}

람다식을 참조변수로 다룰 수 있다는 것은 메서드를 통해 람다식을 주고받을 수 있다는 것을 의미한다. 즉, 변수처럼 메서드를 주고받는 것이 가능해진 것이다.

람다식의 타입과 형변환

함수형 인터페이스로 람다식을 참조할 수 있는 것일 뿐, 람다식의 타입이 함수형 인터페이스의 타입과 일치하는 것은 아니다. 람다식은 익명 객체이고 익명 객체는 타입이 없다. 그래서 대입 연산자의 양변의 타입을 일치시키기 위해 아래와 같이 형변환이 필요하다.

MyFunction f = (MyFunction)( ()->{} ) ; //양변의 타입이 다르므로 형변환 필요

람다식은 이름이 없을 뿐 분명히 객체인데도, 아래와 같이 Object타입으로 형변환 할 수 없다. 람다식은 오직 함수형 인터페이스로만 형변환이 가능하다.

Object obj = (Object)(()->{}); //에러.

굳이 Object 타입으로 형변환하려면, 먼저 함수형 인터페이스로 변환해야 한다.

Object obj = (Object)(MyFunction)( () -> {} ) ;
String str = ( (Object)(MyFunction)( () -> {} ) ).toString();

람다식의 타입은 외부클래스이름$$Lamda$번호와 같은 형식으로 되어 있다.

외부 변수를 참조하는 람다식

람다식도 익명 객체, 즉 익명 클래스의 인스턴스이므로 람다식에서 외부에 선언된 변수에 접근하는 앞서 익명클래스에서 본것과 동일하다.

1.4 ] java.util.function패키지

대부분의 메서드는 타입이 비슷하다. 매개변수가 없거나 한 개 또는 두개, 반환값은 없거나 한개, 게다가 지네릭 메서드로 정의하면 매개변수나 반환타입이 달라도 문제가 되지 않는다.

그래서 java.util.function패키지에 일반적으로 자주 쓰이는 형식의 메서드를 함수형 인터페이스로 미리 정의해 놓았다.

함수형 인터페이스메서드설명
java.lang.Runnablevoid run()매개변수도,반환값도 없음
Supplier<T>T get()매개변수는 없고 반환값만 있음
Consumer<T>void accept(T t)매개변수만 있고, 반환값이 없음
Function<T,R>R apply(T t)일반적인 함수, 하나의 매개변수를 받아서 결과를 반환
Predicate<T>boolean test(T t)조건식을 표현하는 데 사용, 매개변수는 하나 반환타입은 boolean

조건식의 표현에 사용되는 Predicate

Predicate는 Function의 변형으로 반환타입이 boolean이라는 것만 다르다. Predicate는 조건식을 람다식으로 표현하는데 사용된다.

Predicate<String> isEmptyStr = s -> s.length() == 0;
String s = "";

if(isEmptyStr.test(s)) //if(s.length()==0)
	System.out.println("This is an empty String.");

매개변수가 두 개인 함수형 인터페이스

접두사 Bi가 붙는다.

두개 이상의 매개변수를 갖는 함수형 인터페이스가 필요하다면 직접 만들어서 써야한다.

UnaryOperator와 BinaryOperator

Function의 또 다른 변형으로 UnaryOperator와 BinaryOperator가 있는데, 매개변수의 타입과 반환타입의 타입이 모두 일치한다는 점만 제외하고는 Function과 같다.

함수형 인터페이스메서드설명
UnaryOperator<T>T apply(T t)Function의 자손, Function과 달리 매개변수와 반환의 타입이 같다.
BinaryOperator<T>T apply(T t,T t)BiFunction의 자손, BiFunction과 달리 매개변수와 결과 타입이 같다.

컬렉션 프레임웍과 함수형 인터페이스

컬렉션 프레임웍의 인터페이스에 다수의 이폴트 메서드가 추가되었는데, 그 중의 일부는 함수형 인터페이스를 사용한다.

기본형을 사용하는 함수형 인터페이스

효율적으로 처리할 수 있도록 기본형을 사용하는 함수형 인터페이스들이 제공된다.

함수형 인터페이스메서드설명
DoubleToInFunctionint applyAsint(double d)AToBFunction은 입력이 A타입 출력이 B타입
ToIntFunction<T>int applyAsInt(T value)ToBFunction은 출력이 B타입, 입력은 지네릭타입
IntFunction<R>R apply(T t,U u)AFunction은 입력이 A타입이고 출력은 지네릭 타입
ObjintConsumer<T>void accept(T t,U u)ObjAFunction 은 입력이 T,A타입이고 출력은 없다.

1.5 ] Function의 합성과 Predicate의 결합

java.util.function패키지의 함수형 인터페이스에는 추상메서드 외에도 디폴트 메서드와 static메서드가 정의되어 있다.

Function의 합성

두 람다식을 합성해서 새로운 람다식을 만들 수 있다. 두 함수의 합성은 어느 함수를 먼저 적용하느냐에 따라 달라진다. f,g에서 f.andThen(g)는 함수 f를 먼저 적용하고 그 다음에 함수 g를 적용한다. 그리고 f.compose(g)는 반대로 g를 먼저 적용하고 f를 적용한다.

default <V> Function<T,V> andThen(Function<? super R,? extends V> after )

default <V> Function<V,R> compose(Function<? super V,? extends T> before)

Predicate의 결합

여러 predicate를 and(),or(),negate()로 연결해서 하나의 새로운 predicate로 결합할 수 있다.

Predicate<Integer> all = notP.and(i->i<200).or(i->i%2==0);

static메서드인 isEqual()은 두 대상을 비교하는 Predicate를 만들 때 사용한다. 먼저 isEqual()의 매개변수로 비교대상을 하나 지정하고, 또 다른 비교대상은 test()의 매개변수로 지정한다.

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