[모던자바인액션] Chapter 1 - 자바 8, 9, 10, 11 : 무슨 일이 일어나고 있는가

Develop/Java

[모던자바인액션] Chapter 1 - 자바 8, 9, 10, 11 : 무슨 일이 일어나고 있는가

은세라 2022. 4. 25. 22:32

1.1 역사의 흐름은 무엇인가?

Java8의 특징

간결한 코드
멀티코어 프로세서의 쉬운 활용

//java8 이전
Collections.sort(inventory, new Comparator<Apple>() {
    public int compare(Apple a1, Apple a2){
        return a1.getWeight().compareTo(a2.getWeight());
    }
});

//java8
inventory.sort(comparing(Apple::getWeight));

지금까지의 자바 프로그램은 코어 중 하나만을 사용 (그 외의 코어를 사용하려면 스레드를 사용)

자바8에서는 병렬 실행을 단순하게 할 수 있는 방법 제공 ⇒ 리액티브 프로그래밍

스트림API
- SQL 쿼리문에서 처리하는 것처럼 병렬 연산을 지원
- 최적의 저수준 실행 방법 선택
- 에러를 자주 일으키며 멀티코어 CPU를 이용하는 것보다 비용이 훨씬 비싼 키워드 synchronized를 사용하지 않아도 됨
메서드에 코드를 전달하는 기법
인터페이스의 디폴트 메서드

💡 동작의 파라미터화 : 익명 클래스를 이용해서 동작 파라미터화 구현

1.2 왜 아직도 자바는 변화하는가?

자바는 공개 후 경쟁 언어를 제치고 성공적인 생태계를 구축하는 중

1.2.1 프로그래밍 언어 생태계에서 자바의 위치

잘 설계된 객체지향 언어

스레드와 락을 이용한 소소한 동시성 지원(멀티코어 프로세서에서 병렬적으로 수행되는 스레드는 싱글코어와 달리 문제를 일으킬 수 있음)
JVM(자바 가상 머신) 바이트 코드로 컴파일

병렬 프로세싱이 중요해지면서 자바는 이에 대응하기 힘들어짐

1.2.2 스트림 처리

스트림 : 한 번에 한 개씩 만들어지는 연속적인 데이터 항목들의 모임

조립 라인처럼 어떤 항목을 연속으로 제공하는 어떤 기능

기존에는 한 번에 한 항목을 처리했지만, 자바8부터는 하려는 작업을 고 수준으로 추상화해서 일련의 스트림으로 만들어 처리함

스레드를 사용하지 않으면서도 병렬성을 얻을 수 있음

1.2.3 동작 파라미터화로 메서드에 코드 전달하기

자바8 이전에는 메서드를 다른 메서드로 전달 불가

ex. sort함수에 추가적인 파라미터를 전달하고 싶을 때

스트림API는 연산의 동작을 파라미터화 할 수 있는 코드를 전달

1.2.4. 병렬성과 공유 가변 데이터

병렬성을 공짜로 얻을 수 있다

스트림 메서드로 전달하는 코드는 다른 코드와 동시에 실행하더라도 안전하게 실행될 수 있어야 한다

⇒ 공유된 가변 데이터에 접근하지 않아야함

ex. synchronized

다중 프로세싱 코어에서 synchronized를 사용하면 생각보다 훨신 비싼 대가를 치러야 할 수 있다.

다중 처리 코어에서는 코드가 순차적으로 실행되어야함

병렬이라는 목적을 무력화

함수형 프로그래밍 패러다임의 핵심적인 사항

💡 함수형 프로그래밍 vs 명령형 프로그래밍
- 함수형은 무엇을, 명령형은 어떻게
- 명령형 프로그래밍에서 상태를 바꾸는 것을 강조하는 것과는 달리, 함수형 프로그래밍은 함수의 응용을 강조한다.
- 함수형 프로그래밍은, 프로그래밍이 문이 아닌 식이나 선언으로 수행되는 선언형 프로그래밍 패러다임을 따르고 있다.
- 함수형의 예시 : Reacthttps://velog.io/@kyusung/함수형-프로그래밍-요약https://yeongseungjeong.tistory.com/37

공유되지 않은 가변 데이터 요구사항 ← 인수를 결과로 변환하는 기능

1.2.5 자바가 진화해야 하는 이유

객체지향에서 벗어나 함수형 프로그래밍으로

1.3 자바 함수

함수를 새로운 값의 형식으로 추가

변경 가능한 값 → 일급시민
전달 불가한 구조체(메서드, 클래스) → 이급시민

1.3.1 메서드와 람다를 일급 시민으로

⇒ 메서드를 값으로 취급하겠다

//java8 이전
File[] hiddenFiles = new File(".").listFiles(new FileFilter() {
    public boolean accept(File file) {
        return file.isHidden();
    }
});

//java8
File[] hiddenFiles = new File(".").listFiles(File::isHidden); 
                                                                    //isHidden함수를 listFiles에 직접 전달

💡 람다 : 익명 함수 편리한 클래스나 메서드가 없을 때 새로운 람다 문법 이용

1.3.2 코드 넘겨주기 : 예제

필터 : 특정 항목을 선택해서 반환하는 동작

//java8 이전
public static List<Apple> filterGreenApples(List<Apple> inventory){
    List<Apple> result = new ArrayList<>();
    for(Apple apple:inventory){
        if(GREEN.equals(apple.getColor())){ //if조건을 변경해야할수도 있음
            result.add(apple);
        }
    }return result;
}

//java8
public static boolean isGreenApple(Apple apple){
    return GREEN.equals(apple.getColor());
}
public static boolean isHeavyApple(Apple apple){
        return apple.getWeight() > 150;
}
//중략//
filterApples(inventory, Apple::isGreenApple);
filterApples(inventory, Apple::isHeavyApple);

1.3.3 메서드 전달에서 람다로

한 번만 사용할 메서드는 따로 정의할 필요 없음

filterApples(inventory, (Apple a) -> GREEN.equals(a.getColor()) );
filterApples(inventory, (Apple a) -> a.getWeight() > 150 );
filterApples(inventory, (Apple a) -> a.getWeight()<80 || 
                                                                        RED.equals(a.getColor()) );

멀티코어 CPU가 아니었다면 라이브러리 메서드를 추가하고 끝이었을지도...

라이브러리 메서드 filter를 사용하면 filterApples도 구현 안해도 된다

but 병렬성 때문에 이렇게 안하고 새로운 스트림 API를 만들었다

1.4 스트림

컬렉션!!

ex. 리스트에서 고가의 Transaction만 필터링하고 Currency로 결과를 그룹화

//java8
import static java.util.stream.Collectors.groupingBy;
Map<Currency, List<Transaction>> transactionsByCurrencies = transactions.stream()
          .filter((Transaction t)->t.getPrice()>1000) //고가의 트랜잭션 필터링
          .collect(groupingBy(Transaction::getCurrency)); //통화로 그룹화

//java8
import static java.util.stream.Collectors.groupingBy;
Map<Currency, List<Transaction>> transactionsByCurrencies = transactions.stream()
			.filter((Transaction t)->t.getPrice()>1000) //고가의 트랜잭션 필터링
			.collect(groupingBy(Transaction::getCurrency)); //통화로 그룹화

외부반복 : for-each
내부반복 : 스트림API 라이브러리 내부에서 데이터 처리

엄청나게 큰 collection이 들어왔을 때, 멀티코어CPU를 활용하면 좋을텐데

전통적인 Java는 싱글코어로만 동작했다.

1.4.1 멀티스레딩은 어렵다

멀티스레딩 환경에서는 각각 스레드는 동시에 공유된 데이터에 접근하고, 데이터를 갱신할 수 있다
스레드를 잘 제어하지 못하면 원치 않는 방식으로 데이터가 변경될 수 있다
전통적인 멀티스레드 환경에서는 synchronized를 자주 사용했지만 자바8에서는 함수형 프로그래밍 형식의 스트림 기반 병렬성을 이용하도록 권장함
접근방식이 아닌 분할 방법의 차이

주로 반복되는 패턴

필터링
추출
그룹화

⇒ 스트림은 스트림 내의 요소를 쉽게 병렬로 처리할 수 있는 환경을 제공

순차처리 vs 병렬처리

import static java.util.stream.Collectors.toList;
//순차처리
List<Apple> heavyApples = inventory.stream()
                                  .filter((Apple a) -> a.getWeight() > 150)
                                  .collect(toList());

//병렬처리
List<Apple> heavyApples = inventory.parrelStream()
                                  .filter((Apple a) -> a.getWeight() > 150)
                                  .collect(toList());

함수형 → 프로그램이 실행되는 동안 컴포넌트 간에 상호작용이 일어나지 않는다

1.5 디폴트 메서드와 자바 모듈

Collection.list(list, comparator)
vs

list.sort(comparator)

list에서만 제공되는 메서드를 collection에서 쓰고싶다면?

인터페이스를 쉽게 바꿀 수 있도록 함

java8이전에는 List가 stream이나 parallelStream을 지원하지 않았다.

→ 고로 개발자가 한땀한땀 구현해야했음

→ 고통

구현 클래스에서 구현하지 않아도 되는 메서드를 인터페이스에 추가할 수 있음

다이아몬드 상속 문제와 연관

💡 다이아몬드 상속 문제
자바에서의 다중 상속 문제

1.6 함수형 프로그래밍에서 가져온 다른 유용한 아이디어

null처리 활용
- Optional 클래스를 통해 NullPointerException을 피할 수 있음
패턴 매칭
- java에선 switch문에 문자열과 기본값만 사용 가능
- 함수형 언어에서는 다양한 데이터 형식을 switch문에 사용 가능

스칼라와 자바 비교

1.7 마치며

기존의 자바 프로그래밍 기법으로는 멀티코어 프로세서를 온전히 활용하기 어려움
함수형 프로그래밍의 일부 아이디어를 빌려서 자바의 성능을 향상
- 함수는 일급값 (익명함수 람다)
- 스트림 처리에서 스트림과 컬렉션을 적절히 활용 → 병렬처리 가능
- null처리 방법
- 패턴 매칭 활용
기존 java기능으로는 대규모 컴포넌트 기반 프로그래밍과 변화하는 인터페이스에 적절하게 대응하지 못함
→ 디폴트 메소드를 통해 기존 인터페이스를 구현하는 클래스를 바꾸지 않고 인터페이스 변경 가능

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