[Java] 람다와 스트림

🔍 람다식

람다식이란 메서드를 하나의 식으로 표현한 것으로 메서드를 간략하면서도 명확한 식으로 표시할 수 있다는 장점이 있다.

🗝️ 람다식의 기본 형태

메서드에서 반환 타입과 이름을 제거하고 매개변수 선언부와 몸통 사이에 화살표를 추가하면 된다.

반환타입 메서드이름 (매개변수) {}   =====>   (매개변수) -> { }

// Example
int max(int a, int b) { return a < b ? b : a } ====> (int a, int b) -> return a < b? b : a

 

🗝️ 함수형 인터페이스

자바에서 모든 메서드는 클래스 내에 포함되어야 한다. 즉, 클래스 없이는 함수를 사용할 수 없다는 뜻이다. 그럼에도 불구하고 람다식이 클래스 없이 실행될 수 있는 이유는 람다식은 실제로는 익명 객체이기 때문이다.

interface Helper {
    public abstract int max(int a, int b);
}

Helper helper = New Helper() {
            public int max(int a, int b) {
                        return a < b ? b : a;
                    }
        }

람다식을 다루기 위해 인터페이스를 사용하는 것은 기존의 자바 규칙들과 동일하며 자연스럽다. 그래서 자바에서는 람다식을 다루기 위해 하나의 메서드가 선언된 인터페이스를 정의해서 사용하기로 약속했다. 이를 '함수형 인터페이스' 라고 한다.

람다식에서는 메서드 이름이 들어가지 않기 때문에 함수형 인터페이스에는 오직 하나의 추상 메서드만 정의되어야 한다.

 

🗝️ 람다식의 타입과 형변환

람다식은 익명 객체이고 익명 객체는 타입이 없다. 더 정확히는 타입을 컴파일러가 임의로 정하기 때문에 알 수 없다. 그래서 람다식을 사용할 때는 형변환이 필요하다.

interface Helper {
    public abstract void getName() { ... }
}

Helper helper = () -> {};
System.out.println(helper);
System.out.println((Helper)(() -> {})); // 람다식은 명시적으로 형변환을 해주어야 한다.

코드처럼 함수형 인터페이스(Helper)로 람다식을 참조할 수는 있지만, 익명 객체가 함수형 인터페이스 타입은 아니다. helper 참조자를 이용할 수는 있지만 람다식 자체를 이용할 때는 명시적인 형변환이 필요하다.

 

🔍 java.util.function 패키지

java.util.function 패키지는 일반적으로 자주 쓰이는 형식의 메서드를 함수형 인터페이스로 정의해 놓았다.

함수형 인터페이스	메서드	사용
java.lang.Runnable	void Run()	매개변수와 반환값이 없을 때
Supplier	T get()	매개변수는 없고 반환값만 있을 때
Consumer	void accept(T t)	매개변수만 있고 반환값이 없을 때
Predicate	boolean test(T t)	조건식을 표현할 때
Function<T,R>	R apply(T t)	하나의 매개변수를 받아서 결과를 반환할 때

매개변수로 인자를 두 개 넘기고 싶다면 "Bi"를 접두사에 붙이면 된다. BiConsumer, BiPredicate, BiFunction

이외에도 UnaryOperator, BinaryOperator 등을 포함해 컬렉션 프레임워크에 맞는 함수형 인터페이스도 제공하고 있다.

 

🔍 스트림

데이터 소스를 추상화하고, 데이터를 다루는데 자주 사용되는 메서드들을 정의해 놓았다. 따라서 데이터 소스가 무엇이던 간에 같은 방식으로 데이터를 처리할 수 있도록 도와준다. 또 for문과 Iterator를 사용하는 것보다 가독성이 좋다.

String[] arr = { 'aaa', 'bbb', 'ccc' };
List<String> list = List.of('a','b',c');

arr.stream().sorted().forEach(System.out::println);
list.stream().sorted().forEach(System.out::println);

 

🗝️ 스트림의 특징

  1. 스트림은 데이터 소스를 변경하지 않는다. 데이터를 읽기만 한다.
  2. 스트림은 일회용으로 재사용할 수 없다.
  3. 스트림은 '내부 반복'을 통해 작업을 간결화 한다. 즉, 반복문을 메서드의 내부에 숨길 수 있다.

for(int num : nums) System.out.println(num);

stream().forEach(System.out::println);

// forEach는 다음과 같이 함수형 인터페이스를 받는다.
void forEach(Consumer<? super T> action) { ... }

 

🗝️ 스트림의 연산

   스트림의 연산은 중간 연산과 최종 연산으로 구분된다. 중간 연산은 연속해서 연결될 수 있으나 최종 연산은 단 한 번만 가능하다.  메서드가 많으니 자세한 것은 공식 문서를 참고하자 (https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/stream/Stream.html) 참고로 Stream 타입을 리턴하면 중간 연산이다. 

 

스트림의 특징

1. 지연된 연산 : 최종 연산이 수행되기 전까지는 중간 연산이 수행되지 않는다. 

2. Stream<T>와 기본형 스트림 : 스트림은 타입이 T, 즉 제네릭으로 선언되어 있지만, 오토박싱&언박싱으로 인한 성능 문제를 해결하기 위해 기본형으로 다루는 스트림을 제공한다. (IntStream, LongStream, DoubleStream)

3. 병렬 스트림 : 스트림을 사용하면 병렬 처리가 쉽다.

int sum = strStream.parallel()
	    .mapToInt(s -> s.length())
            .sum();

 

스트림의 중간연산

1. skip(n), limit(m) : 처음 n개의 요소를 건너뛰고, 스트림의 요소를 m개로 제한한다.

2. filter(Predicate<? super T> predicate) : 주어진 조건에 맞지 않는 요소를 걸러낸다.

3. distinct() : 스트림에서 중복된 요소들을 제거한다. 

4. sorted(Comparator) : 정렬할 때 사용된다. 

5. map() : 스트림에 저장된 값 중에서 원하는 필드만 뽑아낼 때 사용된다.

6. peek() : 연산과 연산 사이에 올바르게 처리되었는지 확인할 때 사용된다.

 

스트림의 최종연산

1. forEach() : 반환 타입이 void로 스트림의 요소를 출력하는 용도 많이 사용된다.

2. allMatch(), anyMatch(), noneMatch(), findFirst(), findAny() : 조건 검사를 할 때 사용된다.

3. count(), sum(), average(), max(), min() - 계산할 때 사용된다.

4. collect().toList(), toSet(), toMap(), toCollection(), toArray() : 스트림을 컬렉션과 배열로 변환

 

🔍 람다식 연습 문제

https://blog.devgenius.io/java-8-coding-and-programming-interview-questions-and-answers-62512c44f062