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Java8 - 함수형인터페이스 그리고 람다의 활용

1. 실행 어라운드 패턴에 적용

- 데이터베이스의 파일 처리의 경우 자원 오픈, 처리, 자원 클로즈의 절차를 갖는다. 

- 실제 자원을 처리하는 코드가 설정과 정리과정 사이에 존재 한다면 이를 실행 어라운드 패턴이라 부른다.

//파일의 한줄 읽는다 public static String processFile() throws IOException{ try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("data.txt"))){ return br.readLine(); } }

2. 함수형 인터페이스를 이용해서 동작 전달

1) 함수형 인터페이스란?

- 정확히 하나의 추상 메서드를 지정하는 인터페이스이다.(Comparator, Runnable)

@FunctionalInterface public interface Predicate<T>{ boolean test(T t) }

2) BufferedReaderProcessor.class

 @FunctionalInterface public interface BufferedReaderProcessor{ String process(BufferedReader b) throws IOException; }

3) 실행어라운드 패턴 수정

  //동작파라미터화로 변 public static String processFile(BufferedReaderProcessor p) throws IOException{ try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("data.txt"))){ return p.process(br); } }

3. 람다 전달

 String oneLine = processFile((BufferedReader br) -> br.readLine()); String twoLine = processFile((BufferedReader br) -> br.readLine() + br.readLine());

Java8 - 동작파라미터화 (predicate 활용)

1. 문제

- 사과 리스트 중에 150 그램 이상의 빨간 사과를 찾아라

2. 기존 자바의 필터링

public static List<Apple> filterApples(List<Apple> inventory, ApplePredicate p){ List<Apple> result = new ArrayList<>(); for(Apple apple : inventory) { if("red".equals(apple.getColor())) { result.add(apple); } } return result; }

- 색상이 빨간색 사과만 골라내서 담는다.

- 그러나 추가적으로 요구사항이 생길 경우 일일이 변경해야 한다.

3.  디자인 패턴을 이용한 필터링

1) filterApple 메소드

public static List<Apple> filterApples(List<Apple> inventory, ApplePredicate p){ List<Apple> result = new ArrayList<>(); for(Apple apple : inventory) { if(p.test(apple)) { result.add(apple); } } return result; }

2) interface - predicate 사용

public interface ApplePredicate { boolean test(Apple apple); }

3) implements 

public class AppleRedAndHeavyPredicate implements ApplePredicate{ public boolean test(Apple apple) { return "red".equals(apple.getColor()) && apple.getWeight() > 150; } }

- 기존 자바의 필터링보다 유연하게 대처 가능하다. 그러나 interface 를 따로 만들어야 한다는 번거로움이 있다.

4. 익명클래스 사용한 필터링

1) filterApple

List<Apple> redAndHeavyApples = filterApples(inventory, new ApplePredicate() { public boolean test(Apple apple) { return "red".equals(apple.getColor()); } });

- 익명클래스 사용하면 간결하다. 그러나 가독성이 떨어져 한눈에 보기 힘들다.

5. 람다 표현식 사용

List<Apple> redAndHeavyApples = filterApples(inventory, (Apple apple) -> "red".equals(apple.getColor()));

- 간결해졌다.

6. 리스트의 추상화와 람다를 이용한 필터링

1) interface

public interface Predicate<T> { boolean test(T t); }

2) filter() 

public static <T> List<T> filter(List<T> list, Predicate<T> p){ List<T> result = new ArrayList<>(); for(T e : list) { if(p.test(e)) { result.add(e); } } return result; }

3) 사용

List<Apple> redAndHeavyApples = filter(inventory, (Apple apple) -> "red".equals(apple.getColor())); List<String> evenNumber = filter(numbers, (Integer i) -> i%2 ==0);

- 추상화를 통하여 간결함을 물론 다양한 형태를 필터링 할 수 있다.

Future, Callable, Executor를 이용한 Thread

1. ExecutorService

-  자바5에서 멀티스레드와 콜백을 간편하게 사용하기 위하여 ExecutorService를 사용한다.

1) 사용법

- 작업 대상의 Callable 객체를 만들고 ExecutorService에 등록한 다음 Future 객체를 반환 받는다.

- 작업 결과는 Future를 통해 얻는다.

2. 예제

1) FindMax.java

import java.util.concurrent.Callable; public class FindMax implements Callable<Integer>{ private int[] data; private int start; private int end; FindMax(int[] data, int start, int end){ this.data = data; this.start = start; this.end = end; } public Integer call() { int max = 0; for(int i = start; i<end; i++) { if(data[i] > max) { max = data[i]; } } return max; } }

- 값을 비교하여 max값을 반환 한다.

- Callable 인터페이스는 어떤 값도 반환하는 call() 를 제공한다.

2) MultiThreadMaxFinder.java

import java.util.concurrent.ExecutionException; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.Future; public class MultiThreadMaxFinder { public static int max(int[] data) throws InterruptedException, ExecutionException { if(data.length == 1) { return data[0]; }else if(data.length == 0) { throw new IllegalArgumentException(); } //작업 분할 FindMax task1 = new FindMax(data, 0, data.length/2); FindMax task2 = new FindMax(data, data.length/2, data.length); //두 개의 스레드 생 ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(2); Future<Integer> future1 = service.submit(task1); Future<Integer> future2 = service.submit(task2); return Math.max(future1.get(), future2.get()); } public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException { int[] values = {1,4,5,7,10,2,77,100,55,9,11,23}; System.out.println(MultiThreadMaxFinder.max(values)); } }

- Callable 객체를 Executor 에 추가하여 사용한다.

- Executor는 각 객체의 스레드 실행

3. 장점

- 멀티 코어 환경에서 두배의 가까운 성능을 보인다. 

- 비동기 문제를 해결 할 수 있다.

Thread에서 데이터 반환(폴링, 콜백) - Receive data by using thread polling, callback

1. thread의 데이터 반환

- run(), start() 는 어떤 값도 반환하지 않는다. 

- 특정한 방법이 필요하다

2. 일반 적인 데이터 반환

1) ThreadTest.java

import java.io.FileNotFoundException; import java.io.FileOutputStream; import java.io.IOException; public class ThreadTest implements Runnable{ private String fileName; private String result; public ThreadTest(String fileName) { this.fileName = fileName; } @Override public void run() { FileOutputStream out = null; String filePath = "/Users/jeonghui/eclipse-workspace/JavaTest/src/"; String content = "Hello"; try { out = new FileOutputStream(filePath + fileName); out.write(content.getBytes()); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }finally { try { out.close(); //결과 셋 result = fileName; } catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } } public String getResult() { return result; } }

- getResult() 를 이용하여 파일 쓰기가 끝나면 파일 이름을 반환한다.

2) ThreadInterface.java

import java.io.IOException; public class ThreadInterface { public static void main(String[] args) throws IOException { String[] files = {"abc0.txt","abc1.txt","abc2.txt"}; for(String filename : files) { ThreadTest tt = new ThreadTest(filename); Thread t = new Thread(tt); t.start(); //결과 출력 System.out.println(tt.getResult()); } } }

- getResult() 를 호출하여 확인한다.

3) 문제

- 그러나 콘솔에는 null 값이 출력되거나 운 좋다면 파일 명이 나올 수 있다.

- 스레드의 처리 속도와 main() 의 속도가 불일치(경쟁조건) 하다.

3.  폴링(polling)을 이용한 경쟁조건 해결

1) 폴링(polling) 이란?

-  동기화를 목적으로 상태를 주기적으로 검사하여 일정 조건이 만족하면 처리하는 방법

2) 위의 문제 해결

import java.io.IOException; public class ThreadInterface { public static void main(String[] args) throws IOException { String[] files = {"abc0.txt","abc1.txt","abc2.txt"}; ThreadTest[] tt = new ThreadTest[files.length]; for(int i = 0; i<files.length; i++) { tt[i] = new ThreadTest(files[i]); Thread t = new Thread(tt[i]); t.start(); } for(int i = 0; i<files.length; i++) { //결과 출력 while(true) { if(tt[i].getResult() != null) { System.out.println(tt[i].getResult()); break; } } } } }

- 반복적으로 null 을 체크하여 아니라면 출력한다.

3) 문제

- 체크하기 위하여 너무 많은 일을 한다.

- 메인 스레드가 작업종료 상태를 계속 확인해야 하기 때문에 다른 스레드가 일할 시간 없다(성능저하)

4. 콜백(callback) 으로 문제 해결

1) 콜백(callback) 이란?

- 단일 스레드의 작업이 끝났을 때 자신을 생성한 클래스를 호출하여  메인 스레드에게 결과를 알려준다.

- 폴링의 무한 루프로 결과값을 체크하는 문제 해결

1) ThreadTest.java

import java.io.FileNotFoundException; import java.io.FileOutputStream; import java.io.IOException; public class ThreadTest implements Runnable{ private String fileName; private String result; public ThreadTest(String fileName) { this.fileName = fileName; } @Override public void run() { FileOutputStream out = null; String filePath = "/Users/jeonghui/eclipse-workspace/JavaTest/src/"; String content = "Hello"; try { out = new FileOutputStream(filePath + fileName); out.write(content.getBytes()); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }finally { try { out.close(); //결과 셋 ThreadInterface.ThreadResult(fileName); } catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } } public String getResult() { return result; } }

- 정적 메소드를 호출하여 결과값을 전달한다.

2) ThreadInterface.java

import java.io.IOException; public class ThreadInterface { public static void ThreadResult(String name) { System.out.println(name); } public static void main(String[] args) throws IOException { String[] files = {"abc0.txt","abc1.txt","abc2.txt"}; ThreadTest[] tt = new ThreadTest[files.length]; for(int i = 0; i<files.length; i++) { tt[i] = new ThreadTest(files[i]); Thread t = new Thread(tt[i]); t.start(); } } }

- 반환 값을 받기위한 정적메소드 

3) 개선

- 정적메소드를 호출하는 것보다 인스턴스를 생성하여 반환값을 받는 것이 더 좋다.

4) 문제

- 스레드의 순서가 없다. 먼저 종료되는 스레드의 결과를 먼저 받는다.

- 순서가 필요한 결과 값이라면 다른 방법이 필요하다.(Future, callable, Executor)