[Java] 4. java.util.function에 정의된 함수형 인터페이스 사용

1. 함수형 인터페이스 종류

• java.util.function 패키지에는 자주 사용되는 함수형 인터페이스를 다양하게 선언해 놓았는데, 이번에는 이미 정의되어 있는 인터페이스를 사용해보자
• java.util.function 패키지에 정의된 인터페이스는 다양한 타입에서 범용적으로 사용할 수 있도록 제네릭으로 선언되어 있다

 

1-1. 기본적인 함수형 인터페이스의 종류

 

인터페이스	메소드	설명
Predicate<T>	boolean test(T t)	데이터 한 개를 받아 조건을 판단하여 boolean으로 반환할 때 사용
Consumer<T>	void accept(T t)	반환값은 없고 하나의 매개변수 필요 받는값(매개변수)만 있으므로 소비자(Consumer)
Supplier<T>	T get()	매개로 받는 데이터는 없고 반환값이 없으므로 공급자(Supplier)
Function<T, R>	R apply(T t)	일반적인 형태의 메소드 매개변수 한 개, 반환 값 한 개가 있다.

 

1) Predicate 인터페이스 사용 예

 

TestLambda03.java

import java.util.function.Predicate;
 
public class TestLambda03 {
    public static void main(String[] args) {
 
        int x = 5;
        Predicate<Integer> p1 = (a) -> a % 2 == 0? true: false;
        System.out.printf("%d는 %s다.%n", x, p1.test(x)? "짝수" : "홀수");
        int age = 24;
 
        Predicate<Integer> p2 = (a) -> a > 19 ? true: false;
        System.out.printf("%d세는 %s이다.%n", age, p2.test(age)? "성인" : "미성년");
 
        String str = "Seoul";
        Predicate<String> p3 = (a) -> a.isEmpty() ? true: false;
        System.out.printf("%s 문자열이다.%n", p3.test(str) ? "비어있는" : "비어있지 않은");
    }
}

 

2) Consumer 인터페이스의 사용 예

 

ConsumerTest.java

import java.util.function.Consumer;
 
public class ConsumerTest {
    public static void main(String[] args) {
        Consumer<Integer> c1 = (x) -> System.out.println(x + "를 두 배 하면 "+ x*2);
        c1.accept(4);
 
        Consumer<String> c2 = (x) -> System.out.println(x + "의 길이: "+ x.length());
        c2.accept("\"무궁화 꽃이 피었습니다.\"");
    }
}

 

3) Supplier 인터페이스의 사용 예

 

SupplierTest.java

import java.util.function.Supplier;

public class SupplierTest {
    public static void main(String[] args) {
        Supplier<Integer> s = () -> (int) (Math.random() * 100);
        for(int i=0; i<10; ++i) System.out.print(s.get() + " ");
    }
}

 

4) Function 인터페이스의 사용

• java.lang.function.Function 인터페이스에는  1개의 추상 메소드와 2개의 default 메소드, 1개의 static 메소드가 존재한다. (참고)
• Function 인터페이스의 추상메소드인  R apply(T t)는 특정 타입의 데이터 t를 매개변수로 전달받아 작업을 거치고 난 후 특정타입 R로 반환하도록 설계되어 있다.

 

아래의 코드는 cm에 해당하는 값을 전달한 후 inch로 변환, inch 값을 전달해서 cm로 변환하는 작업을 apply 메소드로 정의한 것과 섭씨 온도와 화씨 온도를 각각 전달하여 변환하는 apply 메소드를 정의하였다.

 

FunctionTest.java

import java.util.function.Function;

public class FunctionTest {
    public static void main(String[] args) {
        Function <Double, Double> cm2inch = (num) -> (num * 0.3937007874);  // cm를 inch로 변환
        Function <Double, Double> inch2cm = (num) -> (num * 2.54);          // cm를 inch로 변환

        double cm = 1.0;
        double inch = 1.0;

        System.out.printf("%.5fcm는 %.5finch입니다 %n", cm, cm2inch.apply(cm));
        System.out.printf("%.5finch는 %.5fcm입니다 %n", inch, inch2cm.apply(inch));

        // 섭씨를 화씨온도로 변환
        Function <Double, String> c2f = (c) -> " 화씨 " + ((c * 9.0/5.0) + 32) + " ºF";

        // 화씨를 섭씨온도로 변환
        Function <Double, String> f2c = (f) -> " 섭씨 " + ((f - 32) * 5.0/9.0) + " ºC";

        double celsius = 26.5;
        double fahrenheit = 46.5;

        String temp = null;
        temp = c2f.apply(celsius);

        System.out.println("섭씨 " + celsius + temp);
        temp = f2c.apply(fahrenheit);

        System.out.println("화씨 " + fahrenheit + temp);
    }
}

 

 

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1-2. 매개 변수가 2개인 함수형 인터페이스

인터페이스	메소드	설명
BiFunction<T, U, R>	void apply(T t, U u)	두 개의 매개변수를 전달받고 반환 값은 없다.
BiConsumer<T, U>	void accept(T t, U u)	두 개의 매개변수를 전달받아 연산하고 반환 값은 없다.
BiPredicate<T, U>	boolean test(T t, U u)	두 개의 매개변수를 전달받고 결과를 Boolean으로 반환한다.

 

이번에 살펴볼 함수형 인터페이스는 인터페이스에 Bi- 라는 접두사(?)가 붙어있는데, 이것은 인터페이스 내에 선언된 메소드의 매개변수가 2개(Binary)임을 나타낸다고 생각하면 된다.

 

먼저, BiFunction 인터페이스의 추상메소드 apply는 두 개의 매개변수 T, U를 전달받아 연산한 후 R 타입의 결과를 반환 할 때 사용한다.

 

예를 들여 키가 185.5cm, 몸무게 98.5 인 남성의 표준체중을 알고자 하면

 

BiFunction<Double, Double, Double> biFunc;

 

로 선언하고,

 

(185.5, 98.5) -> 표준체중구하는 연산식;

 

의 형태로 람다식을 정의한 후  그 결과를 Double형 데이터로 반환 받을 수 있다.

 

이때, BiFunction 인터페이스의 3번째 Generic 은 반환받고자 하는 타입이다.

만약 반환받고자 하는 데이터의 타입이 문자열이라면

 

BiFunction<Double, Double, String> biFunc;

 

위와 같이 지정할 수 있다.

 

예제 코드를 작성하기 위해 표준 체중을 구하는 일반적인 공식을 알아보자

 

남성 표준 체중(kg) = 키(cm) x 키(cm) x 22

여성 표준 체중(kg) = 키(cm) x 키(cm) x 21

 

BMI(체질량지수) = 몸무게(kg) / 키(m)의 제곱

 

그럼, 위의 공식과 BiFunction 인터페이스를 이용하여 남성의 표준체중을 구해보자

 

 

아래의 예는 Function 인터페이스와 BiFunction 인터페이스 두가지를 모두 활용하여 비교해 본 것이다.

Function 인터페이스에서는 표준 체중을, BiFunction 인터페이스로는 BMI 계산 결과를 반환하는 람다식이다.

 

BiFunctionTest.java

import java.util.function.BiFunction;
import java.util.function.Function;

public class BiFunctionTest {
    public static void main(String[] args) {
        String male = "남";
        double height = 185.5;
        double weight = 98.5;
        double maleStdWeight = 0;
        String bmiResult = null;

        Function<Double, Double> malefunc = (h) -> ((h * h * 0.0001) * 22);
        maleStdWeight = malefunc.apply(height);

        System.out.printf("키 %.2fcm인 남성의 표준체중은 %.2f입니다.%n", height, maleStdWeight);
        BiFunction<Double, Double, String> biFunc = (h, w) -> String.format("키 %.2fcm, 몸무게 %.2fcm인 사람의 BMI는 %.2f입니다.%n", h, w,  (w / (h * h * 0.0001)));

        bmiResult = biFunc.apply(height, weight);
        System.out.println(bmiResult);
    }
}

 

위의 코드에서 maleFunc 는 키를 전달하여 표준체중을 Double형으로 반환 받는 Function 인터페이스의 사용 예이고,

BiFunction<Double, Double, String> biFunc의 메소드 정의는 두 개의 Double 형 데이터인 키와 몸무게를 전달한 후 BMI 결과를 문자열의 형태로 반환 받았다.

 

위의 코드에서 BiFunction의 세 번째 Generic은 String으로 선언되었음을 확인할 수 있다. 즉, 2개의 Double 타입을 전달하여 String으로 그 결과를 반환 받는 형태임을 나타내는 것이다.

 

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이번에는 BiPredicate 인터페이스를 포함한 3가지 예를 한꺼번에 살펴보도록 하자.

앞서 언급하였던 일급함수의 특성 중 메소드를 전달하는 Lambda 식의 예도 함께 포함되어 있다.

 

먼저, BiPredicate 인터페이스의 추상 메소드는 2개의 전달인자를 받아 연산을 한 후 boolean 으로 결과를 반환하는 test() 메소드가 있다.

 

 boolean test(T t, U u)

 

아래 코드 중 첫 번째 예는 두 값을 전달받아 첫 번째 값이 두 번째 값보다 크거나 같으면 true, 아니면 false를 반환하는 BiPredicate.인터페이스의 추상메소드를 정의하였다.

 

BiPredicateTest.javaBiPredicateTest.java

import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.function.BiPredicate;

public class BiPredicateTest {

    public static void main(String[] args) {
        int a =  10, b = 15;


        BiPredicate<Integer, Integer> biPredict = (x, y) -> (x >= y) ? true: false;
        if(biPredict.test(a, b)) 
            System.out.println(a +"는 " + b +"이상이다.");
        else
            System.out.println(a +"는 " + b +"미만이다.");

        // 메소드의 전달인자로 사용되는 Lambda 식 
        predict((str1, str2) -> (str1.compareTo(str2)) < 0 ? true: false );

        List<String> flowers = Arrays.asList("장미", "국화", "수선화", "목련", "진달래");

        // Collections.sort() 메소드의 2번째 전달인자로 Lambda 식을 전달하면 List 내의 데이터를 오름차순으로 정렬하여 반환한다.
        Collections.sort(flowers, (f1, f2) -> f1.compareTo(f2));
        System.out.println(flowers);
    }

    private static void predict(BiPredicate<String, String> strCompare) {
        boolean result = strCompare.test("장미", "국화");
        System.out.println(result? "장미가 국화보다 작은 문자열이다." : "장미가 국화보다 큰 문자열이다.");
    }
}

 

그리고 두 번째 예에서는 람다식이 메소드의 전달인자로 사용되는 예이다.

 myPredicate 메소드 호출 부분에는 두개의 문자열을 전달한 후 앞의 문자열이 뒤의 문자열보다 작으면 true, 아니면 false를 반환하는 익명함수가 argument임을 확인할 수 있다.

 

이 함수를 받을 수 있는 인자는 두 개의 값을 받아 boolean을 반환하는 BiPredicate 인터페이스 내에 정의된 test() 메소드이다. 

코드 아래 정의된 myPredicate 메소드의 매개변수의 타입이 BiPredicate 인터페이스라는 것을 확인할 수 있다.

 

 

마지막으로 세 번째의 예에서는 java.util.Collections 클래스에는 sort라는 이름의 static 메소드가 있는데 이 메소드는 첫 번째 전달인자로 List 를 두 번째 전달인자로 Comparator 인터페이스 타입의 전달 받는 형태로 선언되어 있다.

 

static <T> void       sort(List<T> list,   Comparator<? super T> c)

 

여기에서 주목할 것은 두번째 전달인자가 Comparator인터페이스 인데,

 

Comparator 인터페이스는 @FunctionInterface로 선언되어 있다.

 

때문에 두 번째 전달인자는 Comparator 인터페이스 내의 추상 메소드인 compare(T , T) 타입에 맞도록 데이터를 전달하면 된다.

 

int      compare(T o1, T o2)

위의 예에서는 sort() 메소드의 두 번째 전달인자를 List에서 두개의 문자열을 전달하여 람다식 내부에서는  다시 두 개의 문자열의 비교의 결과값을 int로 반환하는 compareTo를 호출하는 형태로 작성되었다.

 

이 sort 메소드를 이용하면 리스트 내의 문자열을 정렬할 수 있다.

 

 

BiConsumer 인터페이스의 accept() 메소드는 직접 정의해 보자.

 

void    accept(T t, U u)

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