07. 람다와 스트림

자바 8에서 함수형 인터페이스, 람다, 메서드 참조라는 개념이 추가 되면서 드디어 자바에도 함수형 프로그래밍을 흉내낼 수 있게 되었다.

게다가 스트림 API는 데이터 원소의 시퀀스 처리를 라이브러리에서 지원하기 시작했다.

이번 장에는 이 람다와 스트림을 어떻게 효과적으로 사용할 수 이는지에 대해서 학습할 것이다.

익명 클래스보다는 람다를 사용하라#

item 42

익명 클래스의 인스턴스를 함수 객체로 사용하는 대신 람다를 쓰자

Collections.sort(words,
        (s1, s2) -> Integer.compare(s1.length(), s2.length()));

람다른 기본적으로 모든 매개변수 타입을 생략하자. 컴파일러가 문맥을 살펴 타입을 추론해준다. ( 이 내용은 너무 복잡해 이 규칙을 굳이 이해하려고 하진 말자. 몰라도 된다. )

람다의 개선 비교자 생성 메서드#

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

비교자 생성 메서드를 사용하면 조금 더 축약할 수 있다.

List default method의 사용#

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

자바 8부터 리스트에 추가된 sort default method를 사용해 더욱 축약 가능하다.

상수 클래스를 인스턴스로 갖는 이넘 클래스#

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

이전 챕터에서 상수별 클래스를 구현하는 것 보단 열거 타입에 인스턴스 필드를 두는 편이 낫다고 했다.
람다를 이용하면 조금 더 깔끔하게 개발할 수 있다.

함수 객체를 인스턴스 필드에 저장해 상수별 동작을 구현한 이넘 타입#

public Operation {
    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;

    Operation(String symbol, DoubleBinaryOperator op) {
        this.symbol = symbol;
        this.op = op;
    }
    @Override public String toString() { return symbol; }
    public double apply(double x, double y) {
        return op.applyAsDouble(x, y);
    }
}

람다를 사용하여 더욱 깔끔하게 개선되었다.
DoubleBinaryOperator 인터페이스는 java.util.function 패키지가 제공하는 다양한 함수 인터페이스 중 하나로, Double 타입 인수 2개를 받아 Double 타입 결과를 반환해준다.

람다 사용 시 주의점#

반드시 람다가 좋은 것은 아니다. 람다는 이름도 없고 문서화도 못한다. 따라서 코드 자체로 명확히 설명이 되지 않거나 코드 줄 수가 많아지면 람다를 쓰지 말아야한다.
람다는 한 줄 일 때 가장 좋고, 세 줄 안에 끝내는 것이 좋다. 그 이상 넘어가면 가독성이 매우 나빠진다.
람다를 직렬화해서는 안된다.

핵심 정리#

익명 클래스는 함수형 인터페이스가 아닌 타입의 인스턴스를 만들 때만 사용하자.

람다보다는 메서드 참조를 사용하라#

item 43

메서드 참조란 다음과 같은 코드를 의미한다.

map.merge(key, 1, Integer::sum);

메서드 참조는 짧고 간결하므로 람다보다 훨씬 더 좋은 대안이 될 수 있다.

표준 함수형 인터페이스를 사용하라#

item 44

표준 함수형 인터페이스란 자바 8에서 제공하는 함수형 인터페이스를 말한다.
Operator 인터페이스는 인수가 1개인 UnaryOperator와 2개인 BinaryOperator로 나뉘며, 반환값과 인수의 타입이 같은 함수를 뜻한다.
Predicate 인터페이스는 인수 하나를 받아 boolean 타입으로 반환하는 함수이다.
Function 인터페이스는 인수와 반환 타입이 다른 함수를 의미한다.
Supplier 인터페이스는 인수를 받지 않고 값을 반환 하는 함수이고, Consumer는 인수를 하나 받고 반환 값은 없는 함수를 뜻한다.
흔한 경우는 아니지만 직접 함수형 인터페이스를 만들 수도 있다. 그 경우 @FunctionalInterface 애너테이션을 사용하자.

스트림은 주의해서 사용하라#

item 45

스트림은 자바 8부터 지원하는 데이터 처리 작업을 도와주는 기능이다.
스트림 API는 스트림과 스트림 파이프라인으로 구성된다.
스트림은 데이터 원소의 유한 혹은 무한 시퀀스를 의미한다.
스트림 파이프라인이란 소스 스트림에서 시작해 종단 연산으로 끝나며 하나 이상의 중간 연산이 있을 수 있다.
중간 연산은 스트림을 변환하는데 사용한다. 예를 들어 스트림의 타입을 변경하거나, 필터를 사용해볼 수 있다.
스트림 파이프라인은 함수형 프로그래밍의 특징 중 하나인 Lazy Evaluation를 제공한다.
스트림이 동작하는 타이밍은 마지막 종단 연산이 불렸을 때 이며 그 전까지의 스트림은 아무런 연산을 하지 않는다.
스트림은 얼핏 굉장히 멋져보이지만, 과용할 경우 코드 복잡도가 오히려 더 올라가는 역효과가 생긴다.
때문에 가급적이면 스트림을 남용하기 보다는 적절하게 사용하는 편이 좋다.
스트림과 반복 중 어느 쪽이 나은지 애매할 때는 둘 다 해보고 더 나은 쪽을 선택하자.

스트림에서는 부작용 없는 함수를 사용하라#

item 46

함수형 패러다임에서 순수 함수는 input에 대한 output이 항상 같은 함수를 의미한다.
이 처럼 스트림에서 역시 스트림 연산에 사용하는 모든 함수 객체들은 side effect가 존재해서는 안된다.
forEach는 스트림 중 가장 덜 스트림 다운 기능이다. 이 연산은 값을 출력하는 것 외에는 사용하지 말도록 하자. (특히나 값을 바꾼다거나 하는 경우는 더더욱 없어야 한다.)
스트림을 올바르게 사용하기 위해서는 수집기 팩터리에 대해서 잘 알아야한다.
toList, toSet, toMap, groupingBy, joining이 대표적인 수집기 팩터리이다.

반환 타입으로는 스트림보다 컬렉션이 낫다#

item 47

당연한 이야기지만, 스트림 자체만으로 다루는 것은 좋지 않다.
가급적이면 스트림 종단 연산에서 .collect() 메소드를 사용해 컬렉션 값으로 반환하여 사용하도록 하자.
물론 추후에 Stream 인터페이스가 Iterable을 지원하도록 자바가 수정된다면, 그 때는 스트림을 직접 다루는 것도 고려해볼만 하지만, 현재 자바 16버전 까지 그런 기능은 추가되지 않았다. 즉 앞으로도 추가될 일 없어 보임.

스트림 병렬화는 주의해서 적용하라#

item 48

자바 8에서 parallel 메서드만으로 스트림 파이프라인을 병렬 실행할 수 있는 멋진 기능이 생겼다.
그러나 실제로 이 parallel 메서드는 아주 특정 조건에서만 성능이 높아지고 대다수의 상황에서는 오히려 성능이 더 떨어진다.
데이터 소스가 Stream.iterate이거나 중간 연산으로 limit을 쓴다거나 하면 병렬화 성능 개선을 기대하기 어렵다.
스트림의 소스가 ArrayList, HashMap, HashSet, ConcurrentHashMap의 인스턴스이거나 배열, int 범위, long 범위형일 때 병렬화의 효과가 가장 좋다고 한다.
즉 parallel을 사용하기 위해서는 충분한 실험으로 성능 지표를 관찰하여 성능이 더 개선되고, 예상치못한 오류가 발생되지 않는 것을 확인했을 때만 사용하는 것이 좋다.

Reference#

이펙티브 자바 Effective Java 3/E

저자 : 조슈아 블로크