다시 하자 기초! 람다식

람다식이란?

람다식은 간단히 말해서 메서드를 하나의 식(expression)으로 표현한 것이다. 람다식은 함수를 간략하면서도 명확한 식으로 표현할 수 있게 해준다. 메서드를 람다식으로 표현하면 메서드의 이름과 반환값이 없어지므로, 람다식을 '익명함수'라고도 한다.

int[] arr = new int[5];
Arrays.setAll(arr, (i) -> (int)(Math.random()*5)+1);

위 문장에서 ( ) ->(int)(Math.random()*5)+1 이 바로 람다식이다. 이 람다식이 하는 일을 메서드로 표현하면..

int method() {
 return (int)(Math.random()*5 + 1;
}

모든 메서드는 클래스에 포함되어야 하므로 클래스도 새로 만들어야하고, 객체도 생성해야만 비로소 이 메서드를 호출할 수 있다. 그러나 람다식은 이 모든 과정을 생략하고 오직 람다식 자체로만으로도 이 메서드의 역할을 해낸다. 게다가 람다식은 메서드의 매개변수로 전달되어지는 것이 가능하고, 메서드의 결과로 반환될 수도 있다. 람다식으로 인해 메서드를 변수처럼 다루는 것이 가능해진 것이다.

람다식 작성하기

람다식은 '익명 함수'답게 메서드에서 이름과 반환타입을 제거하고 매개변수 선언부와 몸통 { } 사이에 '->'를 추가한다.

 

반환타입 메서드이름 (매개변수 선언) {                                           반환타입 메서드이름 (매개변수 선언) -> {

 문장들                                                                             →                           문장들

}                                                                                                          }

 

예를 들어 두 값 중에서 큰 값을 반환하는 메서드 max를 람다식으로 변환하면, 아래의 오른쪽같이 된다.

int max(int a, int b) {                                                         int max(int a, int b) -> {

 return a > b ? a : b;                                          →                    return a > b ? a : b;

}                                                                                                       }

 

반환값이 있는 메서드의 경우, return문 대신 식(expression)으로 대신 할 수 있다. 식의 연산결과가 자동적으로 반환값이 된다. 이때는 문장이 아닌 식이므로 끝에 ' ; '을 붙이지 않는다.

(int a, int b) -> { return a > b ? a : b; }        →          (int a, int b) -> a > b ? a : b

 

람다식에 선언된 매개변수의 타입은 추론이 가능한 경우는 생략될 수 있는데 대부분의 경우에 생략이 가능하다. 람다식에 반환타입이 없는 이유도 항상 추론이 가능하기 때문이다.

(int a, int b) -> a > b ? a : b                   →              (a, b) -> a > b ? a : b

 

아래와 같이 선언된 매개변수가 하나뿐인 경우에는 괄호를 생략할 수 있다. 단 매개변수의 타입이 있으면 생략 못함

(a) -> a * a  => a -> a * a; //변환 가능

(int a) -> a * a => int a -> a * a; //에러

 

마지막으로 괄호{ } 안의 문장이 하나일 때는 괄호 { }를 생략할 수 있다. 이 때 문장의 끝에 ' ; '을 붙이지 않아야 한다.

(String name, int i) -> {                                                         (String name, int i) ->

 System.out.print(name +"="+i);              →                                 System.out.print(name+"="+i)

}

그러나 괄호 { }안의 문장이 return문일 경우 괄호 { }를 생략할 수 없다.

함수형 인터페이스(Functional Interface)

사실 람다식은 익명 클래스의 객체와 동등하다. 그래서 일단 참조변수가 있어야 객체의 메서드를 호출 할 수 있으니까 이 익명 객체의 주소를 f라는 참조변수에 저장해보자.

타입 f = (int a, int b) -> a > b ? a : b;  //참조변수의 타입을 뭘로해야할까?

참조변수 f의 타입은 어떤 것이어야 할까? 참조형이니까 클래스 또는 인터페이스로가 가능하다. 그리고 람다식과 동등한 메서드가 정의되어 있어야 한다. 그래야만 참조변수로 익명객체(람다식)의 메서드를 호출할 수 있기 때문이다.

 

예를 들어 아래와 같이 max()라는 메서드가 정의된 MyFunction인터페이스가 정의되어 있다고 가정하자.

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

MyFunction f = new MyFunction() {
	public int max(int a, int b) {
    	return a > b? a : b;
    }
};

int big = f.max(5,3); //익명 개게의 메서드를 호출

MyFunction인터페이스에 정의된 메서드 max()는 람다식 '(int a, int b) -> a > b ? a : b'과 메서드의 선언부가 일치한다. 그래서 위 코드의 익명 객체를 람다식으로 아래와 같이 대체할 수 있다.

MyFunction f = (int a, int b) -> a > b ? a : b;	//익명 객체를 람다식으로 대체
int big  = f.max(5,3);				//익명 객체의 메서드를 호출

이처럼 MyFunction인터페이스를 구현한 익명 객체를 람다식으로 대체가 가능한 이유는 람다식도 실제로는 익명 객체이고 매개변수의 타입과 개수 그리고 반환값이 일치하기 때문이다. 지금까지 살펴본 것처럼, 하나의 메서드가 선언된 인터페이스를 정의해서 람다식을 다루는 것은 기존의 자바의 규칙들을 어기지 않으면서도 자연스러웠다. 그래서 인터페이스를 통해 람다식을 다루기로 결정되었으며, 람다식을 다루기 위한 인터페이스를 '함수형 인터페이스'라고 부르기로 했다.

@FunctionalInterface
interface MyFunction {		//함수형 인터페이스 MyFunction을 정의
 public abstract int max(int a, int b);
}

단, 함수형 인터페이스에는 오직 하나의 추상 메서드만 정의되어 있어야 한다는 제약이 있다. 그래야 람다식과 1:1로 연결될 수 있기 때문이다. 반면에 static메서드와 default메서드의 개수에는 제약이 없다.

 

이제 람다식으로 아래처럼 간단히 처리할 수 있게 되었다.

List<String> list = Arrays.asList("abc","aaa","bbb","ddd","aaa");
Collections.sort(list, (s1, s2) -> s2.compareTo(s1));

함수형 인터페이스 타입의 매개변수와 반환타입

메서드의 매개변수가 함수형인터페이스이면 이 메서드를 호출할 때 람다식을 참조하는 참조변수를 매개변수로 지정해야한다는 뜻이다. 또는 참조변수 없이 직접 람다식을 매개변수로 지정하는 것도 가능하다.

void aMethod(MyFunction f) {	//매개변수의 타입이 함수형 인터페이스
 f.myMethod();
}
	...
MyFunction f = () -> System.out.print("myMethod()");
aMethod(f);
			or
aMethod( ()-> System.out.println("myMethod()"));	//람다식을 매개변수로 지정

그리고 메서드의 반환타입이 함수형 인터페이스라면, 이 함수형 인터페이스의 추상메서드와 동등한 람다식을 가리키는 참조변수를 반환하거나 람다식을 직접 반환할 수 있다.

MyFunction meMethod() {
 MyFunction f = () -> {};
 return f;				//한 줄로 합치면 return ()->{};
}

람다식을 참조변수로 다룰 수 있다는 것은 메서드를 통해 람다식을 주고받을 수 있다는 것을 의미한다. 즉, 변수처럼 메서드를 주고받는 것이 가능해진 것이다. 사실상 메서드가 아니라 객체를 주고받는 것이라 근본적으로 달라진 것은 아무것도 없지만, 람다식 덕분에 예전보다 코드가 더 간결하고 이해하기 쉬워졌다.

람다식의 타입과 형변환

함수형 인터페이스로 람다식을 참조할 수 있을 뿐, 람다식의 타입이 함수형 인터페이스의 타입과 일치하는 것은 아니다. 람다식은 익명 객체이고 익명 객체는 타입이 없다. 정확히는 타입은 있지만 컴파일러가 임의로 이름을 정하기 때문에 알 수 없는 것이다. 그래서 대입 연산자의 양변의 타입을 일치시키기 위해 아래와 같이 형변환이 필요하다.

MyFunction f = (MyFunction) (() -> {});	//양변의 타입이 다르므로 형변환이 필요

람다식은 MyFunction인터페이스를 직접 구현하지 않았지만, 이 인터페이스를 구현한 클래스의 객체와 완전히 동일하기 때문에 위와 같은 형변환을 허용한다. 그리고 이 형변환은 생략가능하다. 람다식은 이름이 없을 뿐 분명히 객체인데도, 아래와 같이 Object타입으로 형변환 할 수 없다. 람다식은 오직 함수형 인터페이스로만 형변환이 가능하다.

Object obj = (Object) (() -> {});	//에러. 함수형 인터페이스로만 형변환 가능

메서드 참조

람다식으로 간결하게 했지만 이걸 더 간결하게 할 수 있는데 바로 메서드 참조다. 항상 그런것은 아니고, 람다식이 하나의 메서드만 호출하는 경우에는 '메서드 참조'라는 방법으로 람다식을 간략히 할 수 있다.

Function<String, Integer> f = (String s) -> Integer.parseInt(s);
Function<String, Integer> f = Integer::parseInt;		//메서드 참조

위 메서드 참조에서 람다식의 일부가 생략되었지만, 컴파일러는 생략된 부분을 우변의 parseInt메서드의 선언부로부터, 또는 좌변의 Function인터페이스에 지정된 지네릭 타입으로부터 쉽게 알아낼 수 있다.

하나의 메서드만 호출하는 람다식은 클래스이름::메서드이름 또는 참조변수::메서드이름으로 바꿀 수 있다.