[모던 자바 인 액션] 10주차

[jeongminkyo]

스터디 날짜 2023.09.01 금 9:00-10:00

내용 챕터19. 함수형 프로그래밍 기법 챕터20. OOP와 FP의 조화: 자바와 스칼라의 비교 챕터21. 결론 그리고 자바의 미래

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최승위

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이성온

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정민교

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[jeongminkyo]

자바 8의 기능 리뷰

변화가 생긴 이유

• 멀티코어 프로세서의 파워를 충분히 활용해야 한다는 점. 즉 코드를 병렬로 실행해야 더 빠르게 코드를 실행할 수 있다.

• 간결하게 데이터 컬렉션을 다루는 추세. 간결하게 데이터 컬렉션을 처리하려면 불변값을 생산할 수 있는 불변 객체와 불변 컬렉션이 필요하다.

동작 파라미터화(람다와 메서드 참조)

apple -> apple.getWeight() > 150 // 람다 코드를 전달할 수 있다.
Apple::isHeavy // 기존 메서드의 메서드 참조를 전달할 수 있다.

• 메서드로 전달되는 값(파라미터로 넘기는 동작)은 Function, Predicate, BiFunction등의 형식을 갖는다.
• 메서드를 수신한 코드에서는 apply, test 등의 메서드를 동해 전달받은 코드를 실행할 수 있다.

스트림

기존 컬렉션에 filter, map 등의 메서드를 추가하지 않고 스트림을 만든 이유

• 파이프라인으로 연결하기 불편함
• 스트림은 스트림생성-중간연산-최종연산 연결하기 좋음
• 쉬운 병렬처리(parallel(), 병렬스트림)

CompletableFuture 클래스

• Future를 이용하면 여러 작업이 동시에 실행될 수 있도록 다른 스레드나 코어로 작업을 할당 가능.
• 기존 작업에서 결과가 필요할 때는 get메서드를 호출해서 Future가 완료될 때까지 기다릴 수 있다.

• CompletableFuture와 Future의 관계는 스트림과 컬렉션의 관계와 같다.

  • thenCompose, thenCombine, allOf등을 제공한다.
  • 공통 디자인 패턴을 위 메서드들을 통해 함수형 프로그래밍으로 간결하게 표현할 수 있다.

Optional 클래스

• 값이 없을 때 에러를 발생시킬 수 있는 null 대신 정해진 데이터 형식을 제공할 수 있다.
• map, filter, ifPresent 등 상황에 맞게 빈 값을 처리하기 위한 메서드를 제공한다.
• 자바 9에서는 optional에 stream(), or(), ifPresentOrElse()등의 새로운 메서드가 추가.

Flow API

• 자바 9에서 리액티브 스트림, 리액티브 당김 기반 역압력 프로토콜을 표준화했다.
• Publisher, Subscriber, Subscription, Processor를 포함한다.

디폴트 메서드

• 자바 8 이전에는 인터페이스에서 메서드 시그니처만 정의할 수 있었다.
• 디폴트 메서드는 인터페이스에서 메서드의 기본 구현을 제공한다.
• 인터페이스에 새로운 기능을 추가했을 때 기존의 모든 고객이 새로 추가된 기능을 구현하지 않을 수 있게 되면서 사용자는 인터페이스가 바뀌어도 신경쓸 필요가 없게 됨.

[so3500]

💡 모던 자바 인 액션 > 19장 내용 정리 여러가지 함수형 프로그래밍 기법들

일급 함수 (fist-class function)

• 일반값처럼 취급할 수 있는 함수
• 인수로 전달하거나 결과로 반환하거나 자료구조에 저장가능

Function<String, Integer> strToInt = Integer::parseInt;

고차원 함수 (high-order function)

• 하나 이상의 동작을 수행하는 함수
• 하나 이상의 함수를 인수로 받고 함수를 결과로 반환

Comparator<Apple> c = compainrg(Apple::getWeight);

커링 (currying)

• 함수를 모듈화하고 코드 재사용 시 사용하는 기법
• x 와 y 두 인수를 받는 함수 f 를 한 개의 인수를 받는 g 라는 함수로 대체하는 기법
• f(x,y) = (g(x))(y)

예시) 섭씨를 화씨로 변환

• 매번 필요한 값을 각각 입력해야 하며 각 인수가 의미하는 것을 기억하고 있어야 함

// 섭씨를 화씨로 변환하는 예시 CtoF(x) = x*9/5 + 32
static double converter(double x, double f, double b) {
    return x * f + b;
}

double fTem = converter(30, 9/5, 32);
double krw = converter(1000, 1325, 0);

예시) 개선된 변환코드

• 한 개의 인수를 갖는 변환 함수를 생산하는 팩토리를 정의하여 기존의 변환 로직을 재활용할 수 있음

static DoubleUnaryOperator curriedConverter(double f, double b) {
    return (double x) -> x * f + b;
}

// 사용예시
DoubleUnaryOperator convertCtoF = curriedConverter(9/5, 32);
double fTem = convertCtoF.applyAsDouble(30);

DoubleUnaryOperator convertUSDtoKRW = curriedConverter(1325, 0);
double krw = convertUSDtoKRW.applyAsDouble(1000);

영속 자료구조 (persistent data structure)

• 함수형 프로그램에서는 함수형 자료구조, 불변 자료구조 등 용어도 사용하지만 보통은 영속 자료구조라고 부름 (데이터베이스의 영속과는 다른 의미)
• 함수형 메서드에서는 전역 자료구조나 인수로 전달된 구조를 갱신할 수 없음. 자료구조를 바꾼다면
  • 같은 메서드를 두번 호출 시 결과가 달라지면서 참조 투명성에 위배되고
  • 인수를 결과로 단순하게 매핑 할 수 있는 능력이 상실

파괴적인 갱신과 함수형

• 자료구조를 갱신할 때 발생할 수 있는 문제

// A에서 B까지 기차여행을 의미해는 가변 클래스
// 단방향 연결 리스트로 구현
class TrainJourney {
    public int price;
    public TrainJourney onward;
    public TrainJourney(int p, TrainJourney t) {
        price = p;
        onward = t;
    }
}

• X → Y, Y → Z 여행을 나타내는 객체가 있을 때 두 객체를 연결하여 하나의 여행을 나타내기 (X → Y → Z)
• link 의 문제점은 첫번째 인수로 주어진 객체의 종점이 변경된다는 것
• 만약 첫번째 인수에 의존하는 코드가 있다면 그 코드도 영향을 받게 됨

// 자료구조가 파괴적으로 갱신됨
static TrainJourney link(TrainJourney a, TrainJourney b) {
    if (a == null) return b;
    TrainJourney t = a;
    while(t.onward != null) {
        t = t.onward;
    }
    t.onward = b;
    return a;
}

• 함수형에서는 이 같은 부작용을 제한하는 방식으로 문제를 해결함
• 계산 결과를 표현할 자료구조가 필요하면 기존의 자료구조를 갱신하지 않도록 새로운 자료구조를 만듦

// 자료구조가 갱신되지 않음
static TrainJourney append(TrainJourney a, TrainJourney b) {
    return a == null ? b : new TrainJourney(a.price, append(a.onward, b));
}

• 이 코드는 함수형이며 기존 자료구조를 변경하지 않음 (하지만 TrainJourney 전체를 새로 만들진 않음)
• 주의할 점은 사용자 역시 append 의 결과를 갱신하지 말아야 함
• append 의 결과를 갱신하면 b로 전달된 정보도 바뀜

패턴 매칭

• 한 개 이상의 파라미터에 대한 멀티 매칭 (정규 표현식과 관련된 매칭과는 다름)
• 기존 자바에서는 패턴 매칭 대신 if-then-else 구문을 중첩하여 구현
• 스칼라에서는 이미 패턴 매칭을 지원하고 있음

def simplifyExpression(expr: Expr): Expr = expr match {
    case BinOp("+", e, Number(0)) => e  // 0 더하기
    case BinOp("*", e, Number(1)) => e  // 1 곱하기
    case BinOp("/", e, Number(1)) => e  // 1 나누기
    case _ => expr                      // expr을 단순화할 수 없다
}

• 최신 자바 21에서는 어디까지 발전했을까?
• 1주차 내용 짚어보기 pattern matching for instanceof

// ASIS
if (obj instanceof String) {
    String t = (String) obj;
}

// TOBE
if (obj instanceof String t) {
 t.isEmtpy
}

[JEP 441: Pattern Matching for switch](https://openjdk.org/jeps/441)