JAVA 8 Lambda and Stream
Java 8
자바 8에 들어서 굉장히 많은 변화가 있었다. 그 중 가장 큰 변화는 Java도 함수형 프로그래밍을 지원하게 되었다는 것이다. 기존에 익명 클래스로 작성해서 할 수 있었지만 코드 양이 많아 직관적이지 않고 코드가 불필요하게 길어졌는데 이를 람다와 스트림으로 깔끔하게 정리할 수 있었다.
람다식의 등장으로 자바는 객체지향 언어의 특징과 함께 함수형 언어의 특성을 갖추게 되었다. 지금부터 람다와 스트림 사용방법을 간단히 알아보자.
Java Lambda 사용법
자바 8이상 에서는 메서드를 일급값으로 취급할 수 있다. 즉 함수도 값으로 취급할 수 있다.
예를 들어 인수로 (int x) -> x + 1 이라는 값을 넘기면 x라는 인수를 호출하면 x + 1 을 반환 하는 동작을 수행하도록 코드로 구현할 수 있다.
간단한 예를 들어 알아보자.
void param_fun() {
int cal1 = cal(10, 5, (Integer x, Integer y) -> x + y); // 15
int cal2 = cal(10, 5, (Integer x, Integer y) -> x - y); // 5
int cal3 = cal(10, 5, (Integer x, Integer y) -> x * y); // 50
int cal4 = cal(10, 5, (Integer x, Integer y) -> x / y); // 2
}
private int cal(int x, int y, BiFunction<Integer, Integer, Integer> biFunction) {
return biFunction.apply(x, y);
}
이렇게 cal이라는 함수 구현하는 방법을 인수로 넘겨서 그 결과를 리턴받을 수 있다.
람다 표현식의 특징을 알아보자.
- 익명 : 보통의 메서드와 달리 람다 표현식은 이름이 없으므로 “익명” 이다. 따라서 재사용이 안되고 간결하게 표현해야 한다.
- 함수 : 람다는 특정 클래스에 종속되지 않으므로 “함수”라고 부른다.
- 전달 : 람다 표현식을 메서드 인수로 전달하거나 변수에 할당할 수 있다.
- 간결성 : 구현 부분만 간결하게 적으면 추론에 의해 작동한다.
람다 표현식 작성방법
람다 표현식은 파라미터 리스트, 화살표, 람다 바디로 이루어진다.
람다식은 익명 함수를 간단하게 나타낸 것이다. (물론 변수에도 할당가능하다.)
(매개변수, ...) -> { 실행문 }
화살표(->)를 기준으로 왼쪽에는 람다식을 실행하기 위한 매개변수가 위치하고, 오른쪽에는 매개변수를 이용한 실행 코드 혹은 실행 코드 블럭이 온다.
- 람다식의 매개변수 부분에는 타입을 생략 할 수 있다.
- 람다식의 매개변수가 하나일 때는 괄호를 생략 할 수 있다.
- 실행문이 한 줄인경우{} 을 생략할 수 있다. (이 때 세미콜론도 생략해야하며 return 문을 붙이지 말아햐 한다.
- 람다식을 변수에 할당하려면 그 변수 타입은 Functional Interface여야 한다.
Ex) 예시를 통해 알아보자.
int square(int x) {
return x * x;
}
/*
1. (int x) -> x * x // type이 있으므로 괄호( ) 생략 불가
2. (x) -> x * x // type 생략 가능
3. x -> x * x // type이 없고, parameter가 1개이므로 괄호 ( ) 생략 가능
*/
int max(int a, int b) {
return a > b ? a : b;
}
/*
1. (int a, int b) -> { return a > b ? a : b; }
2. (int a, int b) -> a > b ? a : b // type이 있으므로 괄호( ) 생략 불가
3. (a, b) -> a > b ? a : b // parameter가 2개이므로 괄호( ) 생략 불가
*/
Functional Interface (함수형 인터페이스)
- Functional Interface란 ‘구현해야 할 추상 메서드가 하나만 정의된 인터페이스’를 가리킨다.
- java 8 이후로 Interface 에 default 메서드로 구현하지 않아도 되는 메서드가 존재한다.
- Functional Interface는 추상 메서드가 단 하나인 인터페이스를 말한다.
- 추상 메서드가 하나여야만 람다식 적용이 가능하다.
1. Function<T,R>
자바 8에선 Function 객체를 이용하여 익명함수를 쉽게 구현할 수 있다.
new 연산자에서 추상 메소드를 Override해서 쓸 수 있지만 람다를 사용하면 코드의 가독성이 좋아지고 깔끔하게 해결된다.
Function<T,R> 객체에서는 T가 입력 값 R이 결과값(리턴 타입)이다.
// 일반적인 Function 함수
Function<String,Integer> toInt = new Function<String, Integer>() {
@Override
public Integer apply(String value) {
return Integer.parseInt(value);
}
};
// 람다를 이용한 Function 함수
final Function<String,Integer> toIntRamda =
value -> Integer.parseInt(value);
2. Consumer
Function과 비슷하지만 리턴 타입이 void이면 Consumer 객체로 만들면 된다.
final Consumer<String> printR = new Consumer<String>() {
@Override
public void accept(String value) {
System.out.println("printR:::"+value);
}
};
// 람다
final Consumer<String> printR2 =
value -> System.out.println("printR2:::"+value);
3. Predicate
결과값(리턴 타입)이 항상 boolean인 Function을 말한다. Function<T,Boolean>과도 같으나 boolean이 자주 사용되고 객체가 아닌 기본자료형을 사용 할 때 자주 쓰인다.
public static void main(String[] args) {
List<Integer> numbers =
Arrays.asList(-5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6);
Predicate<Integer> isPositive = n -> n > 0;
List<Integer> positiveNumbers =
filter(numbers, isPositive);
Predicate<Integer> lessThan3 = n -> n < 3;
List<Integer> lessThan3Numbers =
filter(numbers, lessThan3);
// Predicate 부분을 바로 만들어 넘겨도 된다.
List<Integer> zeroNumber = filter(numbers, i -> i == 0);
}
// T로 모든 객체에 대응 할 수 있게 만들어보았다.
private static <T> List<T> filter(List<T> list, Predicate<T> filter) {
List<T> result = new ArrayList<>();
for(T input : list) {
if(filter.test(input)) {
result.add(input);
}
}
return result;
}
4. Supplier
리턴타입이 T인 Function을 말한다. 인자가 없는게 특징이다.
Supplier<String> supplier = () -> "supplier method!";
boxing and unboxing
자바의 데이터 타입은 기본형(int, double, byte, char) 또는 참조형 (Integer, Double, Byte, Object, List…) 이 있다.
제네릭 파라미터
ex) IntPredicate, LongSupplier…
// autoboxing이 일어난다.
Predicate<Integer> integerPredicate = a -> a > 0;
// 기본형 변수로 일어나지 않는다.
IntPredicate intPredicate = b -> b > 0;
다음은 이런 함수형 인터페이스를 설명한다.
Stream
Java 8에서 StreamAPI는 선언적 방식으로 데이터를 처리하는 방법으로 도입되었습니다. 스트림은 하나 이상의 작업을 수행할 수 있는 일련의 요소를 나타냅니다.
StreamAPI 사용에는 세 가지 주요 부분이 있습니다 .
-
생성 작업 : 처리하고자 하는 데이터로 스트림을 생성합니다. List나 Array아니면 생성하는 함수로 생성합니다.
-
중간 작업 : 데이터에 대해 수행되는 작업입니다. 데이터를 입력으로 사용하고 새 스트림을 출력으로 생성합니다. 중간 작업의 몇 가지 예에는
filter,map및 가sorted있습니다. -
종단 작업 : 결과를 생성하는 최종 작업입니다. 스트림을 소비하고 스트림이 아닌 결과를 생성합니다. 터미널 작업의 몇 가지 예에는
forEach,reduce및 가count, collect 등이있습니다.
생성연산
컬렉션(Collection)으로 생성
기본적으로 컬렉션 구현 클래스의 stream 메서드를 이용하여 스트림을 생성할 수 있습니다.
List<String> list =
List.of("a1","a2","b1","b2","c2","c1");
Stream<String> stream2 = list.stream();
###
배열(Array)로 생성
Arrays.stream 메서드를 사용하여 배열로 스트림을 생성할 수 있습니다.
String[] array = new String[]{"a1","a2","b1","b2","c2","c1"};
Stream<String> stream3 = Arrays.stream(array);
자료들로 부터 스트림 생성
Stream.of 메서드를 사용하여 스트림을 생성할 수 있습니다.
Stream<String> stream1 = Stream.of("a1","a2","b1","b2","c2","c1");
병렬 스트림 생성
스트림을 생성할 때 parallelStream() 로 생성하거나 기존 스트림에 parallel() 메서드를 추가하면 병렬 스트림으로 생성할 수 있습니다.
기본 타입에 특화된 스트림 생성
오토 박싱과 언박싱의 비효율적인 측면을 줄이기 위해 기본 타입에 특화된 스트림을 사용할 수 있습니다.
자바에서는 기본적으로 IntStream, LongStream, DoubleStream이 제공됩니다.
기존 스트림의 mapToInt(), mapToDouble() 등을 통해 기본 타입 스트림으로 변화할 수 있습니다.
int[] intArray = new int[]{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8};
IntStream intStream = IntStream.of(intArray);
중간 연산
filter : 스트림 내 필터링
스트림 내 요소들을 조건에 맞게 필터링할 수 있습니다. 메서드의 인자는 Predicate<T> 입니다.
map : 특정 형태로 변환
스트림 내 요소를 원하는 특정 형태로 변환할 수 있습니다.
sorted : 정렬
스트림 내 요소를 정렬할 수 있습니다.
distinct : 중복제거
스트림 내의 요소의 중복을 제거합니다. 기본형 타입의 경우 값(value)으로 비교하지만 객체의 경우 Object.equals 메서드로 비교합니다.
flatmap : 단일 원소 스트림으로 변환
중첩된 구조를 한 단계 없애고 단일 원소 스트림으로 만들어줍니다.
종단 연산
결과 모으기 (Collect)
- Collectors 패키지를 이용하면 쉽게 스트림 내 결과를 모을 수 있다.
- List, set, map, String(join) 등등..
순회 (forEach, forEachOrdered)
- forEach : 스트림 내 요소를 순서에 상관없이 실행
- forEachOrdered : 스트림 내 요소를 정렬된 순서로 실행
요소 검사 (anyMatch, allMatch, noneMatch)
- anyMatch : 스트림 요소 중 하나라도 만족하면 true
- allMath : 스트림 요소가 모두 만족해야 true
- noneMatch : 스트림 요소 중 만족하는 것이 없어서 true
단일 요소 반환 (findAny, findFirst)
- findAny : 스트림 중 단일 요소 아무거나 반환
- findFirst : 스트림 중 가장 첫 번째 요소 반환 (sort와 같이 쓰면 좋다.)
계산하기: 최솟값, 총합, 평균 등
IntStream 의 summaryStatistics 기능을 사용하면 min, max, count, average, sum 등의 정보를 알 수 있다. IntStream.of(1,2,3,4,5,6,7,8) .summaryStatistics()
결과 합치기 : reduce
reduce 모든 스트림 요소를 처리하여 결과를 구할 수 있습니다.
List<Integer> list = List.of(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10);
Optional<Integer> reduce = list.stream()
reduce((num1, num2) -> num1 + num2);
int sum = reduce.get();
Reference
https://hbase.tistory.com/78
https://madplay.github.io/post/java-streams-intermediate-operations
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