Java의 람다 (Lambda)

✅ 람다란?

식별자 없이 실행 가능한 함수.

람다 함수는 함수형 프로그래밍 언어에서 사용되는 개념으로 익명 함수라고도 한다.

 

Java에서의 람다

Java8 부터 지원되며, 불필요한 코드를 줄이고 가독성을 향상시키는 것을 목적으로 두고있다.

람다식의 도입으로 객체지향 언어인 자바가 동시에 함수형 언어의 기능을 갖추게 되었다.

자바는 메소드를 매개변수로 전달할 수 없기 때문에 매번 객체를 생성해서 매개변수로 전달해야한다. 그러한 부분을 해결해야하는 것이 람다 표현식

public static void main(String[] args) {
    new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("Hello");
        }
    }).start();
}


// 람다식 표현 -> 객체 자체를 직접 생성할 필요가 없다.
// 메소드를 선언하는거 처럼 보이지만 런타임시 익명 구현 객체가 생성된다.
public static void main(String[] args) {
    new Thread(() -> System.out.println("Hello")).start();
}

 

장점

코드의 라인 수가 줄어든다. 가독성을 향상 시킨다.

병렬 프로그래밍이 가능하다. (멀티스레드 환경에서 용이하다.)

 

단점

재사용 불가능하다.

디버깅이 어렵다.

 

 

✅ 람다식 사용법

: 매개변수가 하나일 경우 생략 가능 실행문이 단일일 경우 중괄호 생략가능

(매개변수, ..) -> {실행문; ..}

// 매개변수 타입은 런타임시에 대입되는 값에 따라 자동으로 인식되기 때문에 일반적으로 생략한다.
(a) -> { System.out.println(a); }

// 매개변수가 하나일때 괄호() 생략가능, 실행문이 하나라면 중괄호{} 생략가능
a -> System.out.println(a)

// 매개변수가 없다면 빈괄호를 반드시 사용해야한다.
() -> System.out.println("hello")

// {} 리턴문만 있을 경우, return 문을 생략하고 다음과 같이 적는 것이 정석이다.
(x,y) -> { return x+y; }
(x,y) -> x+y;

 

 

 

✅ 함수형 인터페이스

모든 인터페이스가 람다식의 타겟타입으로 사용될 순 없다.

 

람다식은 하나의 메소드를 정의하기 때문에 두개 이상의 추상 메소드가 선언된 인터페이스는 람다식을 이용해 구현 객체를 생성할 수 없다. 하나의 추상 메소드가 선언된 인터페이스만이 람다식의 타겟 타입이 될 수 있는데, 이러한 인터페이스를 함수형 인터페이스라고 한다.

 

함수형 인터페이스를 작성할때 @FunctionalInterface 어노테이션을 사용하면 두 개 이상의 추상 메소드가 선언될 경우 컴파일 오류를 발생시켜준다.

 

java 8부터 빈번하게 사용되는 함수형 인터페이스는 java.util.function 표준 API 로 제공한다.

이 패키지에서 제공하는 함수형 인터페이스의 목적은 람다식을 대입할 수 있도록 하기 위해서이며 매개값과 리턴값에 따라 크게 Consummer, Supplier, Function, Operator, Predicate로 구분된다.

Consummer<T>	매개값 O, 리턴값 X	void accept(T t);
Supplier	매개값 X, 리턴값 O	T get();
Function	매개값 O, 리턴값 O	R apply(T t)
UnaryOperator	매개값 O, 리턴값 O : 주로 매개값을 연산하고 결과를 리턴	T apply(T t);
Predicate	매개값 O, 리턴값 boolean : 매개값을 조사해서 true/false 리턴	boolean test(T t);

 

 

 

✅ 람다 캡쳐링 (Variable Capture)

람다에 파라미터로 넘겨진 변수가 아닌 외부에서 정의된 변수를 자유변수하고 하는데, 람다 바디에서 자유변수를 참조할수 있으며 람다 캡쳐링이라고 한다.

로컬 클래스, 익명 클래스에서도 유사하게 동작한다.

 

지역변수를 람다 캡처링 할 때 제약조건이 존재한다.

java 8 이전 → final로 선언되어야 한다. 안그럼 컴파일 에러 발생

java 8 이후 → final로 선언되지 않는 자유 변수는 final처럼 동작해야한다.즉, 초기화된 이후 갑시 한번도 변경되지 않아야한다. (effectively final)

public class LambdaCapturing {
    private int a = 12;

    public void test() {
        final int b = 123;
        int c = 123;
        int d = 123;

        final Runnable r1 = () -> {
            // 인스턴스 변수 a는 final로 선언돼있을 필요도, final처럼 재할당하면 안된다는 제약조건도 적용되지 않는다.
            a = 123;
            System.out.println(a);
        };

        // 지역변수 b는 final로 선언돼있기 때문에 OK
        final Runnable r2 = () -> System.out.println(b);

        // 지역변수 c는 final로 선언돼있지 않지만 final을 선언한 것과 같이 변수에 값을 재할당하지 않았으므로 OK
        final Runnable r3 = () -> System.out.println(c);
        
        // 지역변수 d는 final로 선언돼있지도 않고, 값의 재할당이 일어났으므로 final처럼 동작하지 않기 때문에 X
        d = 12;
        final Runnable r4 = () -> System.out.println(d);
    }
}

 

그 이유는 무엇일까?

왜 이러한 제약 조건이 생겼으며 인스턴스 변수에는 이런 제약 조건이 없는 것일까?

그 이유는 JVM 메모리 구조때문!

JVM에서 힙영역에 생성되는 인스턴스 변수와 달리 지역 변수는 스택 영역에 생성되는데 스택 영역은 쓰레드마다 별도로 생성이 되며 따라서 쓰레드 끼리 공유가 되지않는다.

람다는 별도의 스레드에서 실행이 가능하기 때문에 람다 캡쳐링이 될때 지역변수의 값을 복사하여 사용(call by value)이때 멀티스레드 환경에서 변경이 되면 동시성에 대한 이슈가 발생할 수 있기 때문이다.

 

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로컬 클래스, 익명 클래스와의 차이

: 람다의 scope는 자유 변수의 scope와 같기 때문에 람다에서 자유 변수와 같은 이름의 변수를 생성하면 에러를 발생시키나 로컬 클래스, 익명 클래스는 내부에 생성된 scope가 더 지역적이기 때문에 같은 이름의 변수를 선언할 수 있다.

public static void main(String[] args) {

    int localNum = 100; // effectively final

	// 람다 error
    IntConsumer consumer = ((localNum) -> System.out.println(localNum));

    // 로컬 클래스
    class LocalClass{
        void printNum(){
            int localNum = 101;
            System.out.println(localNum);
        }
    }

    // 익명 클래스
    IntConsumer consumer2 = new IntConsumer(){
        @Override
        public void accept(int localNum){
                System.out.println(localNum);
        }
    }
}

 

 

✅ 메소드 레퍼런스 (Method Reference)

메소드를 간결하게 지칭할 수 있는 방법으로 람다가 쓰이는 곳에서 사용이 가능하다.

이중 콜론 연산자(::)라고 표현하기도 함.

 

왜 사용할까?

람다식 표현에서 단 하나의 메소드만 호출하는 경우에 해당 람다식에서 불필요한 매개변수를 제거하는 용도.

람다식에 파라미터의 중복을 피하기 위해 사용한다.

 

1. 정적 메소드 참조 (ClassName::StaticMethod)

public class Print {
    public void printNum(int n){
        System.out.println(n);
    }
    public static void printStaticNum(int n){
        System.out.println(n);
    }
}

//Consumer<Integer> printName1 = num -> Print.printStaticNums(num);
Consumer<Integer> printName1 = Print::printStaticNum;

 

2. 인스턴스 메소드 참조 (ClassName::MethodName)

Print print = new Print();
//Consumer<Integer> printName1 = num -> print.printNum(num);
Consumer<Integer> printName1 = print::printNum;

 

3. 생성자 참조 (ClassName::new)

public class User {
  private String name;

  public User(){}
  public User(String name) {
      this.name = name;
  }
}

// 기본 생성자로 객체 생성
//Supplier<User> userSupplier = () -> new User();
Supplier<User> userSupplier = User::new;
User user1 = userSupplier.get(); //get을 해야 생성자를 이용해 객체가 생성된다.


// 생성자로 객체 생성
//Function<String,User> userFunction = (name) -> new User(name);
Function<String,User> userFunction = User::new;
User user2 = userFunction.apply("장영지");

3개 이상의 인자를 받는 생성자의 생성자를 참조하려면 현재 그러한 시그니처를 갖는 함수형 인터페이스가 제공되지 않기 때문에 직접 함수형 인터페이스를 만들어야한다.

 

장단점

간결해질 수 있다는 장점이 있지만 익숙하지 않은 사람에게는 오히려 가독성을 해칠 우려가 있다.

 

 

 

 

reference.

https://dev-kani.tistory.com/38

https://itmining.tistory.com/20

https://perfectacle.github.io/2019/06/30/java-8-lambda-capturing/

https://lasbe.tistory.com/75

 

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Q. [질문] 자유 변수가 선언된 후에 변경되는 것을 어떤 방식으로 감지하는지 궁금합니다~!

https://www.baeldung.com/java-effectively-final 컴파일타임에 너 수정자 없으면 거의 파이널이야~ 해주는거같습니다

 

Q. 익명클래스에서는 new를 선언해서 새 객체를 생성한다고해주셨는데, 람다는 new가되지않는건가용?

익명 구현 객체가 생성됩니다. 새 객체가 생성되지만 내부적으로 재사용이되어 비용이 더 적게든다고 합니다.

https://sujl95.tistory.com/76

 

Q. 자바 8에서 final만 되는것에서 Effectively Final도 되도록 변경된 이유가 있을까요? 무엇인지 궁금합니다.

 

 

 

 

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