함수형 인터페이스(Functional Interface) 란?
자바에서는 람다식을 통해 순수함수를 선언 할 수 있게 되었지만, 자바는 기본적으로 객체지향 언이이기 때문에 순수함수와 일반함수를 다르게 취급하고 있다. 이를 구분하기위해서 자바에서는 함수형 인터페이스라는것이 나오게 되었다.
함수형 인터페이스란 함수를 1급 객체처럼 다룰 수 있게 해주는 어노테이션으로, 인터페이스에 선언하여 단 하나의 추상 메소드만을 갖도록 제한하는 역할을 한다. 함수형 인터페이스를 사용하는 이유는 Java의 람다식이 함수형 인터페이스를 반환하기 때문이다.
예를 들어 우리가 두 값 중 큰 값을 구하는 익명 함수를 개발하였다고 하자. 그러면 우리는 지금까지 다음과 같이 개발을 하였을 것이다.
public class Lambda {
public static void main(String[] args) {
// 기존의 익명함수
System.out.println(new MyLambdaFunction() {
public int max(int a, int b) {
return a > b ? a : b;
}
}.max(3, 5));
}
}하지만 함수형 인터페이스를 통해서 우리는 함수를 변수처럼 선언할 수 있게 되었고, 코드 역시 간결하게 작성할 수 있게 되었다. 함수형 인터페이스를 구현하기 위해서는 인터페이스를 개발하여 그 내부에는 1개 뿐인 abstract 함수를 선언하고, 위에는 @FunctionalInterface 어노테이션을 붙여주면 된다. 위의 코드를 람다식으로 변경하면 다음과 같다.
@FunctionalInterface
interface MyLambdaFunction {
int max(int a, int b);
}
public class Lambda {
public static void main(String[] args) {
// 람다식을 이용한 익명함수
MyLambdaFunction lambdaFunction = (int a, int b) -> a > b ? a : b;
System.out.println(lambdaFunction.max(3, 5));
}
}이제 우리는 Java8 이전에 사용했던 익명함수들을 람다식으로 변경해 코드를 줄일 수 있게 되었고, 여기서 놓치지 말아야 하는 것은 람다식으로 생성된 순수 함수는 함수형 인터페이스로만 선언이 가능하다는 점이다.
또한 @FunctionalInterface는 해당 인터페이스가 1개의 함수만을 갖도록 제한하기 때문에, 여러 개의 함수를 선언하면 컴파일 에러가 발생할 것이라는 점이다.
Java에서 제공하는 함수형 인터페이스
Java에는 자주 사용될 것 같은 함수형 인터페이스가 이미 정의되어 있으며, 총 4가지 함수형 인터페이스를 지원하고 있다.
- Supplier<T>
- Consumer<T>
- Function<T, R>
- Predicate<T>
1. Supplier <T>
Supplier는 매개변수 없이 반환값 만을 갖는 함수형 인터페이스이다.
Supplier는 T get()을 추상 메소드로 갖고 있다.
// 정의
@FunctionalInterface
public interface Supplier<T> {
T get();
}
// 사용 예시
Supplier<String> supplier = () -> "Hello World!";
System.out.println(supplier.get());2. Consumer <T>
Consumer는 객체 T를 매개변수로 받아서 사용하며, 반환값은 없는 함수형 인터페이스이다.
Consumer는 void accept(T t)를 추상메소드로 갖는다.
또한 Consumer는 andThen이라는 함수를 제공하고 있는데, 이를 통해 하나의 함수가 끝난 후 다음 Consumer를 연쇄적으로 이용할 수 있다. 아래의 예제에서는 먼저 accept로 받아들인 Consumer를 먼저 처리하고, andThen으로 받은 두 번째 Consumer를 처리하고 있다. 함수형에서 함수는 값의 대입 또는 변경 등이 없기 때문에 첫 번째 Consumer가 split으로 데이터를 변경하였다 하더라도 원본의 데이터는 유지된다.
// 정의
@FunctionalInterface
public interface Consumer<T> {
void accept(T t);
default Consumer<T> andThen(Consumer<? super T> after) {
Objects.requireNonNull(after);
return (T t) -> { accept(t); after.accept(t); };
}
}
// 예시
Consumer<String> consumer = (str) -> System.out.println(str.split(" ")[0]);
consumer.andThen(System.out::println).accept("Hello World");
// 출력
Hello
Hello World3. Function <T, R>
Function은 객체 T를 매개변수로 받아서 처리한 후 R로 반환하는 함수형 인터페이스다.
Function은 R apply(T t)를 추상메소드로 갖는다.
또한 Function은 Consumer와 마찬가지로 andThen을 제공하고 있으며, 추가적으로 compose를 제공하고 있다. 앞에서 andThen은 첫 번째 함수가 실행된 이후에 다음 함수를 연쇄적으로 실행하도록 연결해준다고 하였다. 하지만 compose는 첫 번째 함수 실행 이전에 먼저 함수를 실행하여 연쇄적으로 연결해준다는 점에서 차이가 있다.
또한 identity 함수가 존재하는데, 이는 자기 자신을 반환하는 static 함수이다.
// 정의
@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {
R apply(T t);
default <V> Function<V, R> compose(Function<? super V, ? extends T> before) {
Objects.requireNonNull(before);
return (V v) -> apply(before.apply(v));
}
default <V> Function<T, V> andThen(Function<? super R, ? extends V> after) {
Objects.requireNonNull(after);
return (T t) -> after.apply(apply(t));
}
static <T> Function<T, T> identity() {
return t -> t;
}
}
// 예시, 메소드 참조로 간소화 가능(String::length;)
Function<String, Integer> function = str -> str.length();
function.apply("Hello World");4. Predicate <T>
Predicate는 객체 T를 매개 변수로 받아 처리한 후 Boolean을 반환한다.
Predicate는 Boolean test(T t)을 추상 메소드로 갖고 있다.
// 정의
@FunctionalInterface
public interface Predicate<T> {
boolean test(T t);
default Predicate<T> and(Predicate<? super T> other) {
Objects.requireNonNull(other);
return (t) -> test(t) && other.test(t);
}
default Predicate<T> negate() {
return (t) -> !test(t);
}
default Predicate<T> or(Predicate<? super T> other) {
Objects.requireNonNull(other);
return (t) -> test(t) || other.test(t);
}
static <T> Predicate<T> isEqual(Object targetRef) {
return (null == targetRef)
? Objects::isNull
: object -> targetRef.equals(object);
}
}
// 예시
Predicate<String> predicate = (str) -> str.equals("Hello World");
predicate.test("Hello World");메소드 참조(Method Reference)
메소드 참조란 함수형 인터페이스를 람다식이 아닌 일반 메소드를 참조시켜 선언하는 방법이다. 일반 메소드를 참조하기 위해서는 다음의 3가지 조건을 만족해야 한다.
- 함수형 인터페이스의 매개변수 타입 = 메소드의 매개변수 타입
- 함수형 인터페이스의 매개변수 개수 = 메소드의 매개변수 개수
- 함수형 인터페이스의 반환형 = 메소드의 반환형
참조가능한 메소드는 일반 메소드, Static 메소드, 생성자가 있으며 클래스이름::메소드이름 으로 참조할 수 있다. 이렇게 참조를 하면 함수형 엔터페이스로 반환이 된다. 3가지의 메소드에 대해 메소드 참조 예시를 자세히 살펴보도록 하자.
1. 일반 메소드 참조
예를 들어 위에서 보여준 Function에 메소드 참조를 적용한다고 하자. 우선 해당 메소드(length)가 위의 3가지 조건을 만족하는지 살펴보아야 한다.
- 매개변수 없음
- 매개변수 개수 = 0개
- 반환형 = int
String의 length 함수는 매개변수가 없으며, 반환형이 int로 동일하기 때문에 String::length로 다음과 같이 메소드 참조를 적용할 수 있다.
// 기존의 람다식
Function<String, Integer> function = (str) -> str.length();
function.apply("Hello World");
// 메소드 참조로 변경
Function<String, Integer> function = String::length;
function.apply("Hello World");또한 추가로 예시를 살펴보자. System.out.println() 메소드는 반환형이 void이며, 파라미터로 String을 받는 메소드이다. 그렇기 때문에 우리는 Consumer에 System.out.println() 메소드를 참조시킬 수 있다.
// 일반 메소드를 참조하여 Consumer를 선언한다.
Consumer<String> consumer = System.out::println;
consumer.accept("Hello World!!");
// 메소드 참조를 통해 Consumer를 매개변수로 받는 forEach를 쉽게 사용할 수 있다.
List<String> list = Arrays.asList("red", "orange", "yellow", "green", "blue");
list.forEach(System.out::println);
//interface Iterable<T>
default void forEach(Consumer<? super T> action) {
Objects.requireNonNull(action);
for (T t : this) {
action.accept(t);
}
}2. Static 메소드 참조
Static 메소드 역시 메소드 참조가 가능하다. 예를 들어 Objects의 isNull은 반환값이 Boolean이며, 매개변수 값은 1개이고, 매개 변수가 Object이므로 Predicate로 다음과 같이 메소드 참조가 가능하다.
Predicate<Boolean> predicate = Objects::isNull;
// isNull 함수
public static boolean isNull(Object obj) {
return obj == null;
}3. 생성자 참조
생성자도 메소드 참조를 할 수 있다. 생성자는 new로 생성해주므로 클래스이름::new로 참조할 수 있다. Supplier는 매개변수가 없이 반환값만을 갖는 인터페이스이기 때문에, 매개변수 없이 String 객체를 새롭게 생성하는 String의 생성자를 참조하여 Supplier로 선언할 수 있다.
Supplier<String> supplier = String::new;참고 자료
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