JAVA 람다함수 총정리

유래

λ-calculus(람다대수)에서 유래했다. 어것은 1930년경 논리학등에 사용하기 위해 제안된 수학적 형식인데, 예를 들면 아래와 같다. 의미는 "매개변수를 받아 1을 더해서 반환한다" 이다.

λx.x+1

'λ'다음에 매개변수 'x'가 선언되고, '.'뒤에 함수의 내용이 정의된다. 이 형식은 2가지 중요한 의미를 가진다. 하나는 '함수를 정의' 한다는  것이고 다른 하나는 함수의 이름이 없다는 것이다. 따라서 λ는 Anonymous function을 의미한다.

왜 λ(람다)를 쓰게 되었을까?

현대의 프로그래밍 언어는 대부분 객체지향이거나 적어도 이 방식에 근거를 한다. 대표적인 언어가 JAVA인데, 객체지향적인 언어의 규약이 가끔은 비효율적인 경우가 있다.  λ(람다)는 이를 해결하기 위해 도입이 되었다. 단순히 코드의 길이를 단축하는 것 만은 아니다.

아래는 λ(람다)함수와 클래스의 주요한 차이점이다. 이 것은 좋다-나쁘다로 보기보다는 하나의 특성으로 이해하면 되겠다. JAVA에서 '~Helper' 혹은 '~Util' 클래스에 static 함수를 선언하고 사용하는 것과 유사하다.

λ(람다) 함수	클래스
인스턴스를 생성할 필요가 없다. static 처럼 'permanent' 메모리에 적재된다.	클래스를 쓰기 위해서는 'new'등을 통해 인스턴스를 만들어야 한다. 필요할 때, heap 메모리에 적재된다.

JAVA에서 λ(람다)를 쓸 수 있는 경우

SAM(Single Abstract Method)인 경우  λ(람다)를 이용할 수 있다. 예를 들면 'Runnable'같은 인터페이스를 SAM이라 한다. 즉, 하나의 함수를 갖는 인터페이스를 말한다. 이 SAM은 상속받은 구현객체 혹은 Anonymous class를 통해 사용될 수 있고, λ(람다)를 이용한 함수로 사용할 수 있다.

interface Runnable 

{

     public void run();

}

...

// anonymous class 

Runnable r = new Runnable() {

   public void run() {

      ...

   }

};

// 람다.

Runnable r2 = () -> { ... };

'FunctionalInterface' 표식을 사용할 수도 있다. 이 것은 상속등의 수정작업이 있을 때, 컴파일 단계에서 실수를 막아준다. 아래는 앞으로 예로 사용할 인터페이스 선언이다.

@FunctionalInterface

interface Calculator

{

    public int calc(int p1, int p2);

}

@FunctionalInterface

interface Calculator2

{

    public int calc(int p1);

}

@FunctionalInterface

interface Calculator3

{

    public void calc();

}

JAVA,  λ(람다)함수의 기본형식 

맨 위에 예를 든 λ(람다)의 형식 λx.x+1은 JAVA에서 표현하면 (x)->x + 1 로 된다. 

• λ  =>  ()
• .   =>  ->

이 기본형식을 가지고 앞서 예를 든 SAM들에 대한 λ(람다)식을 나열해 본다. 나열된 표현은 모두 유효하다.

Calculator::calc

• (int x, int y) -> { return x + y; }
• (x, y) -> { return x + y; }            // 데이터형은 암묵적으로 생략 가능하다. 
• (x, y) -> x + y;                            // 예약어 'return' 생략 가능하며, '{}'도 단문이면 생략 가능하다. 

Calculator2::calc

• x -> x * 2;                                 // 매개변수가 하나일 때, '()'를 생략할 수 있다.

Calculator3::calc

• () -> System.out.println("Hello");  // 매개변수가 없을 때

 λ(람다)함수의 고급 사용 - static method, 생성자 참조

@FunctionalInterface

interface Parser

{

    public int parse(String s);

}

Parser p1 = (s) -> Integer.parseInt(s);

Parser p2 = Integer::parseInt

위의 코드에서 'p1'을 선언할 때 사용한 람다식에서 함수 'parseInt'는 'Integer'객체의 static method이다. 이 것은 'p2'를 선언하는 것처럼 "class::static_method" 형식을 따르는 식으로 대체 가능하다.

@FunctionalInterface

interface Factory

{

    public String create();

}

Factory f1 = () -> new String();

Factory f2 = String::new;

static method와 마찬가지로 생성자에 대해서도 'f2'를 선언할 때와 같이 'class::new' 형식의 식으로 대체 가능하다. 여기서 하가지 의문이 드는데, 매개변수가 다르게 여러개의 생성자 혹은 같은 이름의 static method가 있을 경우에는 어떻게 될까?

아래의 코드가 해답이 될 것이다. 매개변수의 데이터형, 갯수가 모두 일치하는 것이 짝지워진다.

@FunctionalInterface

interface Factory

{

    public String create(String maker);

}

class Car

{

    public Car() { }

    public Car(String maker) { ... }

    ...

}

Factory f1 = Car::new;            // Car(String maker)와 짝지워짐

Car c1 = f1.create("bentz");     // OK

Car c2 = f1.create();               // Error

λ(람다)함수의 고급 사용 - 일반 method 참조

일반 메소드도 참조가 가능한데 인스턴스된 것의 함수인지 아니면 객체에 선언된 것을 사용하는지에 따라 다르다. 그리고 후자는 아직 JAVA에서 정리되지 않은 느낌이다.

String s = "Hello";

Greeting g1 = () -> s.toString();

Greeting g2 = s::toString;

마치며

Closure라는 개념도 있다. 람다가 더 상위 개념인데, 람다함수를 static영역이 아니라 어떤 컨텍스트에서 인스턴스로 생성한 개념인데, 다음 기회에 정리해보도록 한다.