Item 42: 익명 클래스보다는 람다를 사용하라

예전에는 자바에서 함수 타입을 표현할 때 추상 메서드를 하나만 담은 인터페이스(드물게는 추상 클래스)를 사용했다.

이런 인터페이스의 인스턴스를 함수 객체(function object)라고 하여, 특정 함수나 동작을 나타내는 데 썼다.

 

다음 코드를 예로 살펴보자.

문자열을 길이순으로 정렬하는데, 정렬을 위한 비교 함수로 익명 클래스를 사용한다.

 

익명 클래스의 인스턴스를 함수 객체로 사용 - 낡은 기법이다!

Collections.sort(words, new Comparator<String>() {
    public int compare(String s1, String s2) {
        return Integer.compare(s1.length(), s2.length());
    }
});

 

함수 객체를 사용하는 과거 객체 지향 디자인 패턴에는 익명 클래스면 충분했다.

 

이 코드에서 Comparator 인터페이스가 정렬을 담당하는 추상 전략을 뜻하며, 문자열을 정렬하는 구체적인 전략을 익명 클래스로 구현했다.

하지만 익명 클래스 방식은 코드가 너무 길기 때문에 자바는 함수형 프로그래밍에 적합하지 않았다.

 

자바 8에 와서 추상 메서드 하나짜리 인터페이스는 특별한 의미를 인정받아 특별한 대우를 받게 되었다.

 

지금은 함수형 인터페이스라 부르는 이 인터페이스들의 인스턴스를 람다식(lambda expression, 혹은 짧게 람다)을 사용해 만들 수 있게 된 것이다.

람다는 함수나 익명 클래스와 개념은 비슷하지만 코드는 훨씬 간결하다.

 

다음은 익명 클래스를 사용한 앞의 코드를 람다 방식으로 바꾼 모습이다.

자질구레한 코드들이 사라지고 어떤 동작을 하는지가 명확하게 드러난다.

 

람다식을 함수 객체로 사용 - 익명 클래스 대체

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

 

여기서 람다, 매개변수(si, s2), 반환값의 타입은 각각 (Comparator<String>), String, int지만 코드에서는 언급이 없다.

우리 대신 컴파일러가 문맥을 살펴 타입을 추론해준 것이다.

 

상황에 따라 컴파일러가 타입을 결정하지 못할 수도 있는데, 그럴 때는 프로그래머가 직접 명시해야 한다.

타입을 명시해야 코드가 더 명확할 때만 제외하고는, 람다의 모든 매개변수 타입은 생략하자.

 

람다 자리에 비교자 생성 메서드를 사용하면 이 코드를 더 간결하게 만들 수 있다(아이템 14, 43).

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

 

자바 8 때 List 인터페이스에 추가된 sort 메서드를 이용하면 더욱 짧아진다.

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

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아이템 34에서는 상수별 클래스 몸체를 구현하는 방식보다는 열거 타입에 인스턴스 필드를 두는 편이 낫다고 했다.

 

상수별 클래스 몸체(class body)와 데이터를 사용한 열거 타입

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);
}

 

람다를 이용하면 열거 타입의 인스턴스 필드를 이용하는 방식으로 상수별로 다르게 동작하는 코드를 쉽게 구현할 수 있다.

 

단순히 각 열거 타입 상수의 동작을 람다로 구현해 생성자에 넘기고, 생성자는 이 람다를 인스턴스 필드로 저장해둔다.

그런 다음 apply 메서드에서 필드에 저장된 람다를 호출하기만 하면 된다.

 

이렇게 구현하면 원래 버전보다 간결하고 깔끔해진다.

 

함수 객체(람다)를 인스턴스 필드에 저장해 상수별 동작을 구현한 열거 타입

public enum 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);
    }
}

이 코드에서 열거 타입 상수의 동작을 표현한 람다를 DoubleBinaryOperator 인터페이스 변수에 할당했다.

 

DoubleBinaryOperator는 java.util.function 패키지가 제공하는 다양한 함수 인터페이스(아이템 44) 중 하나로, double 타입 인수 2개를 받아 double 타입 결과를 돌려준다.

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메서드나 클래스와 달리, 람다는 이름이 없고 문서화도 못 한다.

따라서 코드 자체로 동작이 명확히 설명되지 않거나 코드 줄 수가 많아지면 람다를 쓰지 말아야 한다.

 

람다는 한 줄 일 때 가장 좋고 길어야 세 줄 안에 끝내는 게 좋다.

세 줄을 넘어가면 가독성이 심하게 나빠진다.

 

열거 타입 생성자에 넘겨지는 인수들의 타입도 컴파일타임에 추론된다.

따라서 열거 타입 생성자 안의 람다는 열거 타입의 인스턴스 멤버에 접근할 수 없다(인스턴스는 런타임에 만들어지기 때문이다).

 

상수별 동작을 단 몇 줄로 구현하기 어렵거나, 인스턴스 필드나 메서드를 사용해야만 하는 상황이라면 상수별 클래스 몸체를 사용해야 한다.

 

람다로 대체할 수 없는 곳이 있다.

람다는 함수형 인터페이스에서만 쓰인다.

 

예컨대 추상 클래스의 인스턴스를 만들 때 람다를 쓸 수 없으니, 익명 클래스를 써야 한다.

비슷하게 추상 메서드가 여러 개인 인터페이스의 인스턴스를 만들 때도 익명 클래스를 쓸 수 있다.

 

마지막으로, 람다는 자신을 참조할 수 없다.

람다에서의 this 키워드는 바깥 인스턴스를 가리킨다.

반면 익명 클래스에서의 this는 익명 클래스의 인스턴스 자신을 가리킨다.

 

그래서 함수 객체가 자신을 참조해야 한다면 반드시 익명 클래스를 써야 한다.

 

람다도 익명 클래스처럼 직렬화 형태가 구현별로(가령 가상머신별로) 다를 수 있다.

따라서 람다를 직렬화하는 일은 극히 삼가야 한다(익명 클래스 의 인스턴스도 마찬가지다).

 

직렬화해야만 하는 함수 객체가 있다면(가령 Comparator처럼) private 정적 중첩 클래스(아이템 24)의 인스턴스를 사용하자.

 

핵심정리

자바가 8로 판올림되면서 작은 함수 객체를 구현하는데 적합한 람다가 도입되었다.

익명 클래스는 (함수형 인터페이스가 아닌) 타입의 인스턴스를 만들 때만 사용하라.

람다는 작은 함수 객체를 아주 쉽게 표현할 수 있어 (이전 자바에서는 실용적이지 않던) 함수형 프로그래밍의 지평을 열었다.