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[EffectiveJava] item42 - 익명 클래스보다는 람다를 사용해라

20 May 2023

자바에서 함수 타입을 표현할 때 추상 메서드를 하나만 담은 인터페이스(드물게는 추상 클래스)를 사용했다. 이런 인터페이스의 인스턴스를 함수객체(function Object)라고 하여 , 특정 함수나 동작을 나타내는 데 썻다.

JDK1.1 등장 이후 함수객체를 만드는 주요 수단은 익명 클래스가 되었고, 다음과 같은 예시로 쓰였다.

public class AnonymousClass {
  public static void main(String[] args) {
    List<String> words = List.of("a", "b", "c");
    Collections.sort(words, new Comparator<String>() {
      @Override
      public int compare(String s1, String s2) {
        return Integer.compare(s1.length(), s2.length());
      }
    });
  }
}

전략 패턴 처럼, 함수 객체를 사용하는 과거 객체 지향 디자인 패턴에는 익명 클래스면 충분했다. 하지만 익명 클래스 방식은 코드가 너무 길기 때문에 자바는 함수형 프로그래밍에 적합하지 않았다.

람다 (Lambda)

람다 함수 (Lambda Function)란?
람다 함수는 함수형 프로그래밍 언어에서 사용되는 개념으로 익명 함수(Anonymous Function) 라고 한다.
자바8 부터 지원하며, 불필요한 코드를 줄이고 가독성을 향상시키는 것을 목적으로 두고 있다.

자바 8에 와서 추상 메서드 하나짜리 인터페이스는 특별한 의미를 인정받아 특별한 대우를 받게 되었다. 지금은 함수형 인터페이스라 부르는 이 인터페이스들의 인스턴스를 람다식(lambda expression)을 사용해 만들 수 있게 된 것이다.

람다는 함수나 익명 클래스와 개념은 비슷하지만 코드는 훨씬 간단하다.

위의 익명클래스의 예시를 람다형식으로 한번 변경해 보도록 하자.

public class Lambda {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> words = List.of("a", "b", "c");
        Collections.sort(words,
                (s1, s2) -> Integer.compare(s1.length(), s2.length()));
    }
}

여기서 람다식의 매개변수(s1, s2) 반환값의 타입은 각각 (Comparator), String, int지만 코드에서는 언급이 없다. 우리 대신 컴파일러가 문맥을 살펴 타입을 추론해준 것이다.

상황에 따라 컴파일러가 타입을 결정짓지 못할 경우, 프로그래머가 직접 명시해 주어야 한다.

타입에 대한 규칙은 복잡하므로, 타입을 명시해야 코드가 더 명확할 때만 제외하고는, 람다의 모든 매개변수 타입은 생략하자. 만약 컴파일러가 “타입을 알 수 없다”는 오류를 낼때만 해당 타입을 명시하면 된다.

컴파일러가 타입추론을 하는 데 필요한 정보는 대부분 제네릭에서 얻어오기 때문에, 제네릭이 더욱 중요해 진다.
만약 words가 List이 아닌 List였다면, 컴파일 오류가 났을 것이다. 제네릭에 대한건, [Item26](https://dh37789.github.io/effectivejava/item26/), [Item29](https://dh37789.github.io/effectivejava/item29/), ([tem30](https://dh37789.github.io/effectivejava/item30/) 항목을 참조하면 좋다.

여기서 람다자리에 비교자 생성 메서드를 사용하면 코드가 더욱 간결해진다.

Collections.sort(words, Comparator.comparingInt(String::length));

더 나아가 자바 8 때 List 인터페이스에 추가된 sort 메서드를 이용하면 더욱 짧아지게 할 수 있다.

words.sort(comparingInt(String::length));

람다의 활용

람다를 언어 차원에서 지원하면서 기존에는 적합하지 않았던 곳에서도 함수 객체를 실용적으로 사용할 수 있게 되었다.

Item34의 열거 타입의 Operation 계산기 코드를 예로 들어보자.

public enum Operation {
    PLUS("+")    {public double apply(double x, double y){return x + y;}},
    MINUS("-")   {public double apply(double x, double y){return x - y;}},
    TIMES("*")   {public double apply(double x, double y){return x * y;}},
    DIVIDE("/")  {public double apply(double x, double y){return x / y;}};

    private final String symbol;

    Operation(String symbol) { this.symbol = symbol; }

    @Override public String toString() { return this.symbol; }

    public abstract double apply(double x, double y);
}

열거타입에 개별로 추상 메서드로 구현한 apply 메서드를 람다를 이용하면 더욱 간결하게 구현이 가능하다.

단순히 각 열거 타입 상수의 동작을 람다로 구현해 생성자에 넘기고, 생성자는 이 람다를 인스턴스 필드로 저장해 둔다. 그런 다음 apply 메서드에서 필드에 저장된 람다를 호출하기만 하면 된다.

public enum OperationLambda {
    PLUS("+", (x, y) -> x + y),
    MINUS("-", (x, y) -> x - y),
    TIMES("*", (x, y) -> x * y),
    DIVIDE("/", (x, y) -> x / y);

    private final String symbol;
    private final DoubleBinaryOperator op;

    OperationLambda(String symbol, DoubleBinaryOperator op) {
        this.symbol = symbol;
        this.op = op;
    }

    @Override public String toString() { return this.symbol; }

    public double apply(double x, double y) {
        return op.applyAsDouble(x, y);
    }
}

DoubleBinaryOperator 인터페이스는 java.util.function 패키지가 제공하는 다양한 함수 인터페이스중 하나로, double 타입 인수 2개를 받아 double 타입 결과를 돌려준다.

람다의 주의할점

람다 기반의 열거타입 OperationLambda를 보면 상수별 클래스몸체는 이제 필요없을거라 생각이 들겠지만 그렇지는 않다.
람다는 이름이 없고 문서화도 못한다. 따라서 코드 자체로 동작이 명확히 설명되지 않거나 코드 줄 수가 많아지면 람다를 쓰지 말아야 한다.

람다는 한 줄일 때 가장 좋고 길어야 세줄 안에 끝내는 것이 좋다. 세줄을 넘어가면 가독성이 심하게 나빠진다.

두번째로 람다로 대체 할수 있는 부분도 있다. 람다는 함수형 인터페이스에서만 쓰이므로 추상 클래스의 인스턴스(또는 추상 메서드가 여러개인 인터페이스)를 만들땐 람다를 쑬 수 없다. 이땐 익명 클래스를 써야한다.

세번째로 람다에서의 this 키워드는 바깥 인스턴스를 가리킨다. 반면 익명클래스의 this는 익명 클래스의 인스턴스 자신을 가리키므로. 함수 객체가 자신을 참조해야 한다면 반드시 익명 클래스를 써야한다.

마지막으로 람다도 익명 클래스처럼 직렬화 형태가 구현별로 다를 수 있다, 따라서 람다를 직렬화 하는 일을 극히 삼가야 한다.
직렬화해야만 하는 함수 객체가 있다면 private 정적 중첩 클래스의 인스턴스를 사용하자.

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