[Java-기초] 람다식

▶ 람다식

 

*함수형 프로그래밍과 람다식

프로그래밍 언어 중에는 함수의 구현과 호출만으로 프로그램을 만들 수 있는 프로그래밍 방식이 있다. 이를 '함수형 프로그래밍'이라고 한다. 자바에서 제공하는 함수형 프로그래밍 방식을 '람다식'이라고 한다.

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*람다식 구현하기

람다식은 간단히 설명하면 함수 이름이 없는 익명 함수를 만드는 것이다.

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*람다식 문법 살펴보기

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-매개변수 자료형과 괄호 생략하기

-중괄호 생략하기

-return 생략하기

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*람다식 사용하기

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MyNumber.java

package lambda;

public interface MyNumber {
	int getMax(int num1, int num2);  // 추상 메서드 선언
}

 

 

TestMyNumber.java

package lambda;

public class TestMyNumber {
	public static void main(String[] args) {
		MyNumber max = (x, y) -> (x >= y) ? x : y;   // 람다식을 인터페이스형 max 변수에 대입
		System.out.println(max.getMax(10, 20));      // 인터페이스형 변수로 메서드 호출
	}
}

<실행 결과>

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*함수형 인터페이스

람다식은 메서드 이름이 없고 메서드를 실행하는데 필요한 매개변수와 매개변수를 활용한 실행 코드를 구현하는 것이다. 그러면 메서드는 어디에 선언하고 구현해아 할까요? 함수형 언어에서는 함수만 따로 호출할 수 있지만, 자바에서는 참조 변수 없이 메서드를 호출할 수 없다. 그러므로 람다식을 구현하기 위해 함수형 인터페이스를 만들고, 인터페이스에 람다식으로 구현할 메서드를 선언하는 것이다. 람다식은 하나의 메서드를 구현하여 인터페이스형 변수에 대입하므로 인터페이스가 두 개 이상의 메서드를 가져서는 안된다.

람다식은 이름이 없는 익명 함수로 구현하기 때문에 인터페이스에 메서드가 여러 개 있다면 어떤 메서드를 구현한 것인지 모호해진다. 따라서 람다식은 오직 하나의 메서드만 선언한 인터페이스를 구현할 수 있다.

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-FunctionalInterface 애노테이션

프로그래밍을 하다 보면 람다식으로 구현한 인터페이스에 실수로 다른 메서드를 추가할 수도 있다. 이러한 실수를 막기 위해 @FunctionalInterface 애노테이션을 사용한다. @FunctionalInterface를 사용하면 함수형 인터페이스라는 의미이고, 메서드를 하나 이상 선언하면 다음과 같이 오류가 난다.

 

 

 

*객체 지향 프로그래밍 방식과 람다식 비교

람다식을 사용하면 기존 방식보다 간결한 코드를 구현할 수 있다. 다음 인터페이스를 클래스와 람다식 두 가지 방식으로 구현해 보겠다.

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StringConcat.java

package lambda;

public interface StringConcat {
	public void makeString(String s1, String s2);
}

 

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StringConcatImpl.java

package lambda;

public class StringConcatImpl implements StringConcat {
	@Override
	public void makeString(String s1, String s2) {
		System.out.println(s1 + "," + s2);
	}
}

 

 

TestStringConcat.java

package lambda;

public class TestStringConcat {
	public static void main(String[] args) {
		String s1 = "Hello";
		String s2 = "World";
		StringConcatImpl concat1 = new StringConcatImpl();
		concat1.makeString(s1, s2);
	}
}

-StringConcatImpl 클래스를 인스턴스로 생성해서 참조 변수 concat1을 사용해 makeString( ) 메서드를 호출.

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<실행 결과>

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*람다식으로 인터페이스 구현하기

람다식으로 인터페이스를 구현할 땐 클래스를 따로 생성할 필요 없이 바로 메서드를 구현한다.

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TestStringConcat.java

package lambda;

public class TestStringConcat {
	public static void main(String[] args) {
		String s1 = "Hello";
		String s2 = "World";
		StringConcatImpl concat1 = new StringConcatImpl();
		concat1.makeString(s1, s2);
		
		StringConcat concat2 = (s, v) -> System.out.println(s + "," + v); // 람다식
		concat2.makeString(s1, s2);
	}
}

 

<실행 결과>

-람다식으로 구현하려면 메서드를 하나만 포함하는 함수형 인터페이스만 가능하다.

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*익명 객체를 생성하는 람다식

자바는 객체 지향 언어이다. 그런데 람다식은 객체 없이 인터페이스의 구현만으로 메서드를 호출할 수 있다. 자바는 객체 생성 없이 메서드 호출이 일어날 수 없는데 이 메서드는 어떻게 호출되는 것일까요?

익명 내부 클래스는 클래스 이름 없이 인터페이스 자료형 변수에 바로 메서드 구현부를 생성하여 대입할 수 있다. 즉, 람다식으로 메서드를 구현해서 호출하면 컴퓨터 내부에서는 다음처럼 익명 클래스가 생성되고 이를 통해 익명 객체가 생성되는 것이다.

익명인지 아닌지 구별하는법 → }; 유무로 구별한다. }; 가 있으면 익명.

StringConcat concat3 = new StringConcat() {
    @Override
    public void makeString(String s1, String s2) {
        System.out.println(s1 + "," + s2);
	}
}

 

 

 

*람다식에서 사용하는 지역 변수

두 문자열을 연결하는 람다식 코드에서 외부 메서드의 지역 변수인 i를 수정하면 어떻게 될까요?

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TestStringConcat.java

public class TestStringConcat {
	public static void main(String[] args) {
		...
        int i = 100; // main() 함수의 지역 변수
		
		StringConcat concat2 = (s, v) -> {
            // i = 200;
            System.out.println(i);
            System.out.println(s + "," + v);
	};

i는 main( ) 함수의 지역 변수이다. 만약 람다식 내부에서 변수 i값을 변경하면 오류가 난다. 변수 값을 변경하지 않고 출력만 하면 오류가 발생하지 않는다. 그 이유는 무엇일까?

지역 변수는 메서드 호출이 끝나면 메모리에서 사라지기 때문에 익명 내부 클래스에서 사용하는 경우에는 지역 변수가 상수로 변한다. 람다식 역시 익명 내부 클래스가 생성되므로 외부 메서드의 지역 변수를 사용하면 변수는 final 변수, 즉 상수가 된다. 따라서 이 변수를 변경하면 오류가 발생하는 것이다.

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*매개변수로 전달하는 람다식

람다식을 변수에 대입하면 이를 매개변수로 전달할 수 있다. 이 때 전달되는 매개변수의 자료형은 인터페이스형이다.

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TestLambda.java

package lambda;

interface PrintString {
	void showString(String str);
}

public class TestLambda {
	public static void main(String[] args) {
		PrintString lambdaStr = s -> System.out.println(s);
		lambdaStr.showString("hello lamda_1"); // 람다식을 인터페이스형 변수에 대입하고 그 변수를 사용해 람다식 구현부 호출
		showMyString(lambdaStr); // 메서드의 매개변수로 람다식을 대입한 변수 전달
	}

	public static void showMyString(PrintString p) { // 매개변수를 인터페이스형으로 받음
		p.showString("hello lamda_2");
	}
}

<실행 결과>

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*반환 값으로 쓰이는 람다식

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TestLambda.java

package lambda;

interface PrintString {
	void showString(String str);
}

public class TestLambda {
	public static void main(String[] args) {
		PrintString lambdaStr = s -> System.out.println(s);
		lambdaStr.showString("hello lamda_1");
		showMyString(lambdaStr);

		PrintString reStr = returnString();  // 변수로 반환하기
		reStr.showString("hello");           // 메서드 호출
	}

	public static void showMyString(PrintString p) {
		p.showString("hello lamda_2");
	}

	public static PrintString returnString() { // 람다식을 반환하는 메서드
		return s -> System.out.println(s + " World");
	}
}

<실행 결과>

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★ 지금까지 보면 람다식은 함수의 구현부를 변수에 대입하고, 매개변수로 전달하고, 함수의 반환 값으로 사용할 수 있다. 마치 변수처럼 사용할 수 있다. 이는 함수형 프로그래밍의 특징 중 하나이다.