[Java] 람다식(Rambda)의 정의 및 예제

람다함수란?

 

람다 함수는 프로그래밍 언어에서 사용되는 개념으로 익명 함수(Anonymous functions)를 지칭하는 용어입니다.

현재 사용되고 있는 람다의 근간은 수학과 기초 컴퓨터과학 분야에서의 람다 대수이다. 람다 대수는 간단히 말하자면 수학에서 사용하는 함수를 보다 단순하게 표현하는 방법입니다.

 

람다의 특징

 

람다 대수는 이름을 가질 필요가 없다. - 익명 함수 (Anonymous functions)

두 개 이상의 입력이 있는 함수는 최종적으로 1개의 입력만 받는 람다 대수로 단순화 될 수 있다. - 커링 (Curring)

 

익명함수?

익명함수란 말그대로 함수의 이름이 없는 함수입니다. 익명함수들은 공통으로 일급객체(First Class citizen)라는 특징을 가지고 있습니다.

이 일급 객체란 일반적으로 다를 객체들에 적용 가능한 연산을 모두 지원하는 개체를 가르킵니다. 함수를 값으로 사용 할 수도 있으며 파라미터로 전달 및 변수에 대입 하기와 같은 연산들이 가능합니다.

 

람다의 장단점

 

장점

1. 코드의 간결성 - 람다를 사용하면 불필요한 반복문의 삭제가 가능하며 복잡한 식을 단순하게 표현할 수 있습니다.

2. 지연연산 수행 - 람다는 지연연상을 수행 함으로써 불필요한 연산을 최소화 할 수 있습니다.

3. 병렬처리 가능 - 멀티쓰레드를 활용하여 병렬처리를 사용 할 수 있습니다.

 

단점

1. 람다식의 호출이 까다롭습니다

2. 람다 stream 사용 시 단순 for문 혹은 while문 사용 시 성능이 떨어집니다.

3. 불필요하게 너무 사용하게 되면 오히려 가독성을 떨어 뜨릴 수 있습니다.

 

람다의 표현식

 

1. 람다는 매개변수 화살표(->) 함수몸체로 이용하여 사용 할 수 있습니다.

2. 매개변수가 하나일 경우 매개변수를 생략 할 수 있습니다. 

3. 함수몸체가 단일 실행문이면 괄호{}를 생략 할 수 있습니다. 

4. 함수몸체가 return문으로만 구성되어 있는 경우 괄호{}를 생략 할 수 없습니다.

 

1. (매개변수) -> {함수몸체}

2. () -> {함수몸체)

3. (매개변수) -> 함수몸체

4. (매개변수) -> {return 0;}

//정상적인 유형
() -> {}
() -> 1
() -> { return 1; }

(int x) -> x+1
(x) -> x+1
x -> x+1
(int x) -> { return x+1; }
x -> { return x+1; }

(int x, int y) -> x+y
(x, y) -> x+y
(x, y) -> { return x+y; }

(String lam) -> lam.length()
lam -> lam.length()
(Thread lamT) -> { lamT.start(); }
lamT -> { lamT.start(); }


//잘못된 유형 선언된 type과 선언되지 않은 type을 같이 사용 할 수 없다.
(x, int y) -> x+y
(x, final y) -> x+y  

//잘못된 유형 선언된 type과 선언되지 않은 type을 같이 사용 할 수 없다.
(x, int y) -> x+y
(x, final y) -> x+y

 

람다식 예제

 

기존 자바 문법

new Thread(new Runnable() {
   @Override
   public void run() { 
      System.out.println("Welcome swk blog"); 
   }
}).start();

람다식 문법

new Thread(()->{
      System.out.println("Welcome swk blog");
}).start();

다음 예제를 통해 일반 자바 문법과 람다식 문법을 확인 해보았습니다. 

람다식을 사용하여 코드가 훨씬 간결해지고 가독성도 좋아진걸 확인 할 수 있습니다.

 

함수형 인터페이스 

 

@FunctionalInterface

Functional Interface는 일반적으로 '구현해야 할 추상 메소드가 하나만 정의된 인터페이스'를 가리킵니다.

자바 컴파일러는 이렇게 명시된 함수형 인터페이스에 두 개 이상의 메소드가 선언되면 오류를 발생시킵니다.

 

//구현해야 할 메소드가 한개이므로 Functional Interface이다.
@FunctionalInterface
public interface Math {
    public int Calc(int first, int second);
}

//구현해야 할 메소드가 두개이므로 Functional Interface가 아니다. (오류 사항)
@FunctionalInterface
public interface Math {
    public int Calc(int first, int second);
    public int Calc2(int first, int second);
}

 

함수형 인터페이스 람다 사용예제

 

함수형 Interface 선언

@FunctionalInterface
interface Math {
    public int Calc(int first, int second);
}

 

추상 메소드 구현 및 함수형 인터페이스 사용

public static void main(String[] args){

   Math plusLambda = (first, second) -> first + second;
   System.out.println(plusLambda.Calc(4, 2));

   Math minusLambda = (first, second) -> first - second;
   System.out.println(minusLambda.Calc(4, 2));

}

 

실행결과

6
2

 

 

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Java에서 지원하는 java.util.function 인터페이스 

 

java.util.function Interface는 예제로 2가지만 설명 하고 있습니다. 

 

IntFunction<R>

int 값의 인수를 받아들이고 결과를 생성하는 함수를 나타냅니다.

 

사용 예제

IntFunction intSum = (x) -> x+1;
System.out.println(intSum.apply(1));

실행결과

2

 

BinaryOperator<T>

동일한 유형의 두 피연산자에 대한 연산을 나타내며 피연산자와 동일한 유형의 결과를 생성합니다.

 

사용 예제

BinaryOperator stringSum=(x, y)->x+" "+y;
System.out.println(stringSum.apply("Welcome","swk blog"));

실행결과

Welcome swk blog

 

그외 다양한 Interface 목록  

https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/function/package-summary.html

 

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Stream API

 

Stream이란?

 

Stream이란 다양한 데이터를 표준화된 방법으로 다루기 위한 라이브러리이다. 자바 8부터 추가된 Stream API는 다음과 같이 구성됩니다.

example.stream().filter(x -> x < 2).count

stream() <- 스트림생성

filter < - 중간 연산 (스트림 변환) - 연속에서 수행 가능합니다.

count <- 최종 연산 (스트림 사용) - 마지막에 단 한 번만 사용 가능합니다.

 

Stream의 특징

 

Stream은 데이터를 변경하지 않습니다.

Stream은 1회용 입니다.

Stream은 지연 연산을 수행합니다

Stream은 병렬 실행이 가능합니다

 

Stream의 종류

 

Stream <T>	범용 Stream
IntStream	값 타입이 Int인 Stream
LongStream	값 타입이 Long인 Stream
DoubleStream	값 타입이 Double인 Stream

 

Stream의 중간 연산 명령어

 

Stream < T > distinct()	Stream의 요소 중복 제거
Stream < T > sorted()	Stream 요소 정렬
Stream < T > filter(Predicate < T > predicate)	조건에 충족하는 요소를 Stream으로 생성
Stream < T > limit(long maxSize)	maxSize 까지의 요소를 Stream으로 생성
Stream < T > skip(ling n)	처음 n개의 요소를 제외하는 stream 생성
Stream < T > peek(Consumer< T > action)	T타입 요소에 맞는 작업 수행
Stream < R > flatMap(Function< T, stream<? extends R>> Tmapper)	T타입 요소를 1:N의 R타입 요소로 변환하여 스트림 생성
Stream < R > map(Function<? super T, ? extends R> mapper)	입력 T타입을 R타입 요소로 변환한 스트림 생성
Stream mapToInt(),mapToLong(),mapToDobule()	만약 map Type이 숫자가 아닌 경우 변환하여 사용

Stream의 최종 연산 명령어

 

void forEach(Consumer <? super T> action)	Stream 의 각 요소에 지정된 작업 수행
long count()	Stream 의 요소 개수
Optional < T > sum (Comparator <? super T> comparator)	Stream 의 요소 합
Optional < T > max (Comparator <? super T> comparator)	Stream 요소의 최대 값
Optional < T > min (Comparator <? super T> comparator)	Stream 요소의 최소 값
Optional < T > findAny()	Stream 요소의 랜덤 요소
Optional < T > findFirst()	Stream 의 첫 번째 요소
boolean allMatch(Pradicate < T > p)	Stream 의 값이 모두 만족하는지 boolean 반환
boolean anyMatch(Pradicate < T > p)	Stream 의 값이 하나라도 만족하는지 boolean 반환
boolean noneMatch(Pradicate < T > p)	Stream 의 값이 하나라도 만족하지않는지 boolean 반환
Object[] toArray()	Stream 의 모든 요소를 배열로 반환

 

reduce 연산	Stream 의 요소를 하나씩 줄여가며 계산한다.
- Optional < T > reduce(Binary Operator<T> accumulator)  - T reduce ( T identity, BinaryOperator<T> accumulator)  - <U> U reduce (U indentity, BiFunction<U, ? super T, U> accumulator, BinaryOperator<U> combiner)	- .reduce((x,y) -> x > y ? x : y );  - .reduce(1, (x,y) -> x * y);  - .reduce(0.0,    (val1, val2) -> Double.valueOf(val1 + val2 / 10),    (val1, val2) -> val1 + val2);

 

collector 연산	Stream의 요소를 수집하여 요소를 그룹화 하거나 결과를 담아 반환하는데 사용한다.
- Collectors.toList()  - Collectors.toSet()  - Collectors.toMap()  - Collectors.groupingBy  - Collectors.partioningBy  - Collectors.summarizingInt()

 

 

Stream API 간단 예제

 

사용 예제

//Stream API를 이용한 간단한 짝수 판별
IntStream.range(1, 11 ).filter(i-> i%2==0)
      .forEach(System.out::println);

실행 결과

2
4
6
8
10

사용 예제

// 0~1000까지의 값 중 500이상이며 짝수이면서 5의 배수인 수의 합을 구하라
System.out.println(
      IntStream.range(0, 1001)
            .skip(500)
            .filter(i-> i%2==0)
            .filter(i-> i%5==0)
            .sum()
);

실행 결과

38250