람다식에 대해서 설명해 주세요.

• 먼저 함수형 프로그래밍이란, 함수를 정의하고 이 함수를 데이터 처리부로 보내 데이터를 처리하는 기법을 말한다. 데이터 처리부는 데이터만 가지고 있을 뿐, 처리 방법이 정해져 있지 않아 외부에서 제공된 함수에 의존하게 된다.

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• 데이터 처리부는 제공된 함수의 입력값으로 데이터를 넣고 함수에 정의된 처리 내용을 실행한다.

• 동일한 데이터라도 함수A와 함수B는 서로 처리내용이 다르기 때문에 결과가 다를 수 있다.

• 이것이 함수형 프로그래밍의 특징으로, 데이터 처리의 다형성이라고도 볼 수 있다.

자바는 함수형 프로그래밍을 위해 Java 8부터 람다식을 지원한다.

• 람다식은 위 그림처럼 데이터 처리부에 제공되는 함수 역할을 하는 매개변수를 가진 중괄호 블록이다.

• 데이터 처리부는 람다식을 받아 매개변수에 데이터를 대입하고 중괄호를 실행시켜 처리한다.

람다식을 잘 이해하려면 함수와 메서드의 차이에 대해서 알아야 한다.

함수는 클래스로부터 독립적일 수 있다. 즉, 클래스 없이 함수 자기 자신만 존재할 수 있는 것이다. 반면 메서드는 클래스에 종속적이다. 즉, 클래스가 없으면 메서드도 존재할 수 없는 것이다.

정리하면

• 람다 표현식이란, 함수형 프로그래밍을 구성하기 위한 함수식이며, 간단히 말해 자바의 메서드를 간결함 함수식으로 표현한 것이다.

람다 표현식의 특징

1. 매개변수의 타입을 추론할 수 있는 경우 타입을 생략할 수 있다.(보통의 경우 컴파일러가 추론해주므로 생략 가능)

2. 매개변수가 하나인 경우 괄호(())를 생략할 수 있다.

3. 함수의 몸체가 하나의 명령문만으로 이루어진 경우 중괄호({})를 생략할 수 있다.(이때 세미콜론(;)은 붙이지 않음)

4. 함수의 몸체가 하나의 return 문으로만 이루어진 경우에는 중괄호({})를 생략할 수 없다.

5. return 문 대신 표현식을 사용할 수 있으며, 이때 반환값은 표현식의 결괏값이 된다.(이대 세미콜론(;)은 붙이지 않음)

int add(int x, int y) {
    return x + y;
}

// 위의 메서드를 람다 표현식을 이용해 아래와 같이 단축 시킬수 있다. (메서드 반환 타입, 메서드 이름 생략)
(int x, int y) -> {
	return x + y;
};

// 매개변수 타입도 생략 할 수 있다.
(x, y) -> {
	return x + y;
};

// 함수에 리턴문 한줄만 있을 경우 더욱 더 단축 시킬 수 있다. (중괄호, return 생략)
(x, y) -> x + y;

1. 자바는 객체지향이다. 그래서 람다식도 결국은 객체인데, 정확히는 인터페이스를 내부 익명 클래스로 구현한 것이다.

   • 여기서 중요한 것은, 람다식은 외부에서 전달된 값은 사용은 할 수 있지만, 그 변수의 값을 변경할 수는 없다.

   • 따라서 람다식에서는 일반 변수는 사용할 수 없고, final로 선언된 변수만을 사용할 수 있다.

람다 표현식의 장점

• 간결하고 읽기 쉬운 코드

  • 람다 표현식을 사용하면 익명 함수를 간결하게 표현할 수 있어 불필요한 부가 코드를 줄일 수 있다.

  • 이는 코드의 가독성을 향상시키고 유지보수를 용이하게 만든다.

• 함수형 프로그래밍 지원

  • 람다 표현식은 함수형 프로그래밍 개념을 자바에 도입한 것이다.

  • 함수를 값으로 취급하고, 함수를 인자로 전달하거나 반환값으로 사용할 수 있다.

  • 이는 함수 조합, 필터링, 매핑 등 함수형 프로그래밍의 특징을 자바에서 쉽게 적용할 수 있도록 한다.

• 코드 재사용성

  • 람다 표현식을 사용하면 익명 함수를 정의하여 재사용 가능한 코드 블록으로 만들 수 있다.

  • 이를 다른 곳에서 호출하거나 다른 함수의 인자로 전달하여 사용할 수 있다.

• 다중 쓰레드 환경에서의 활용성

  • 람다 표현식은 함수형 프로그래밍의 특성으로 인해 상태 변경이 없고 쓰레드에 안전하다.

• 컬렉션 처리 용이성

  • 스트림 API와 함께 람다 표현식을 사용하면 컬렉션 데이터를 쉽게 처리할 수 있다.

  • 다양한 연산을 간결한 코드로 표현할 수 있으며, 데이터를 병렬로 처리하여 성능을 향상시킬 수 있다.

람다 표현식의 단점

• 문서화를 할 수 없다.

  • 람다 자체는 이름이 없는 함수이기 때문에 메서드나 클래스와 다르게 문서화를 할 수 없다.

• 가독성 저하

  • 람다 표현식은 동작 행위(메서드)를 실행부에서 지정하는 방식이다.

  • 그래서 람다식을 너무 남발하면 비슷하게 생긴 함수를 계속해서 중복 생성할 수도 있다.

• 디버깅의 어려움

  • 람다 표현식은 익명 함수이기 때문에 익명 객체 특성상 디버깅할 때 콜 스택 추적이 어렵다.

  • 람다 표현식 내에서 예외가 발생하면 해당 예외를 처리하기 위해 추가적인 작업이 필요하다.

• 제한된 기능

  • 람다 표현식은 간단한 함수형 작업에 적합하지만, 일부 복잡한 작업에는 제한적일 수 있다.

  • 예를 들어 람다 표현식은 상태를 갖지 않으므로 멤버 변수에 접근할 수 없다.

  • 람다 표현식은 단일 메서드 인터페이스에만 사용할 수 있다.

함수형 인터페이스

• 함수형 인터페이스란 딱 하나의 추상 메서드가 선언된 인터페이스를 말한다.

• 람다 표현식은 함수형 인터페이스 안에 정의된 하나의 추상 메서드 선언을 짧게 표현한 것이다.

• 람다 표현식을 사용할 때는 람다 표현식을 저장하기 위한 참조 변수의 타입을 결정해야만 한다.

참조변수타입 참조변수이름 = 람다 표현식

• 위 문법처럼 람다 표현식을 하나의 변수에 대입할 때 사용되는 참조 변수의 타입을 함수형 인터페이스라고 부른다.

@FunctionalInterface

• @FunctionalInterface를 사용하여 함수형 인터페이스임을 명시할 수 있다.

• 이 어노테이션을 직접 정의한 함수형 인터페이스에 명시하면 컴파일러는 해당 인터페이스를 함수형 인터페이스로 인식한다.

• 자바 컴파일러는 이렇게 명시된 함수형 인터페이스의 두 개 이상의 메서드가 선언하면 오류를 발생시킨다.

• 필수로 선언할 필요는 없지만, 개발자의 실수를 줄여주는 역할을 해줄 수 있다.

함수형 인터페이스 표준 API

• 자바에서 자료구조를 컬렉션 프레임워크로 미리 만들어 제공하듯이, 자주 사용할 것 같은 람다 함수 형태를 함수형 인터페이스 표준 API로 미리 만들어 제공해준다.

• 함수형 인터페이스 표준 API는 java.util.function 패키지로 제공된다.

• 이 패키지 안에 있는 함수형 인터페이스 종류로는 Consumer, Supplier, Function, Operator, Predicate 가 있다.

함수형 인터페이스	메서드 형태(T : 데이터 타입, R : 리턴 타입)	API 활용	매개 변수	반환 값
Runnable	void run()	매개 변수를 사용 안하고 리턴을 하지 않는 함수 형태로 이용(대표적으로 쓰레드의 매개 변수로 이용)	X	X
Consumer<T>	void accept(T t)	매개 변수를 사용만 하고 리턴을 하지 않는 함수 형태	O	X
Supplier<T>	T get()	매개 변수를 사용 안하고 리턴만 하는 함수 형태	X	O
Function<T, R>	R apply(T t)	매개 변수 값을 매핑(타입변환)해서 리턴하기	O	O
Predicate<T>	boolean test(T t)	매개 변수 값이 조건에 맞는지 단정해서 boolean 리턴	O	O
Operator	R applyAs(T t)	매개 변수 값을 연산해서 결과 리턴하기	O	O

Consumer 인터페이스

• 역할 : 매개 변수만 받고 처리, 리턴값 없음

• 실행 메서드 : accept()

• consume 뜻 그대로(소모하다) 사용만 할 뿐 리턴값이 없다는 뜻이다.

인터페이스 형태	내용
Consumer<T>	T 형태의 인자값을 받는다.
BiConsumer<T, U>	T와 U 형태의 인자값 2개를 받는다.
(Xxx)Consumer	Xxx 형태의 인자값을 받는다.
Obj(Xxx)Consumer<T>	T와 Xxx 형태의 인자값 2개를 받는다.

Supplier 인터페이스

• 역할 : 아무 매개 변수 없이 리턴값만을 반환

• 실행 메서드 : get(), getAsXxx()

• supply 뜻 그대로(생산하다) 데이터를 반환(공급) 한다는 뜻이다.

인터페이스 형태	내용
Supplier<T>	T형 반환
(Xxx)Supplier	Xxx형 반환

Function 인터페이스

• 역할 : 매핑(타입 변환)하기

• 실행 메서드 : applyXxx()

• 매핑 한다는 것은, 특정 타입 값을 추출하거나 다른 타입으로 변환하는 작업에 사용한다고 보면 된다.

인터페이스 형태	내용
Function<T, R>	T 받아서 R 리턴
BiFunction<T, U, R>	T와 U 받아서 R 리턴
(Xxx)Function<T>	Xxx 받아서 T 리턴
(Xxx)to(Yyy)Function	Xxx 받아서 Yyy 리턴
to(Xxx)Function<T>	T 받아서 Xxx 리턴
to(Xxx)BiFunction<T, U>	T와 U 받아서 Xxx 리턴

Operator 인터페이스

• 역할 : 매개 변수 계산해서 동일한 타입으로 리턴하기

• 실행 메서드 : applyXxx()

• Function과 비슷한데, 매개 변수를 리턴값으로 매핑(타입 변환)하는 역할보다는 매개 변수를 이용해서 연산을 수행한 후 동일한 타입으로 리턴값을 제공하는 역할에 초점이 있다.

인터페이스 형태	내용
UnaryOperator<T>	T타입 연산하고 리턴
BinaryOperator<T>	T타입 연산하고 리턴
(Xxx)UnaryOperator<T>	Xxx타입 1개 연산하고 리턴
(Xxx)BinaryOperator<T>	Xxx타입 2개 연산하고 리턴

Predicate 인터페이스

• 역할 : 매개 변수를 받고 true 또는 false 리턴

• 실행 메서드 : test()

• 매개 변수를 받아 참/거짓을 단정(predicate) 한다고 보면 된다.

인터페이스 형태	내용
Predicate<T>	T를 받아 boolean 리턴
BiPredicate<T, U>	T와 U를 받아 boolean 리턴
(Xxx)Predicate	Xxx를 받아 boolean 리턴

함수형 인터페이스 API 정리

img_5.png

• 왼쪽 세로는 매개 변수 타입, 각 표의 위쪽 부분은 함수 반환 타입을 나타낸다.

• 예를 들어, int 형 매개 변수를 받아 boolean을 반환하는 함수형 인터페이스는 IntPredicate인 것이다.

참고

• 참고 블로그

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• 참고 동영상

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