[Java] Java 8 함수형 프로그래밍 완벽히 뜯어보기

자바는 전통적으로 객체지향 프로그래밍(OOP) 언어로 알려져 있습니다. 하지만 Java 8부터 함수형 프로그래밍(Functional Programming, FP) 을 지원하면서 코드의 간결성과 유지보수성을 높일 수 있는 새로운 패러다임이 도입되었습니다.

이번 글에서는 기초 개념부터 고급 활용까지 자세히 살펴보며, 실제 예제와 함께 자바에서 함수형 프로그래밍을 어떻게 적용할 수 있는지 알아보겠습니다.

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1. 함수형 프로그래밍이란?

함수형 프로그래밍은 부수 효과(side-effect)를 최소화하고, 상태를 변경하지 않으며, 함수를 일급 객체로 다루는 프로그래밍 스타일입니다.

• 일급 객체(First-class Citizen): 함수도 변수처럼 다룰 수 있습니다.
• 순수 함수(Pure Function): 동일한 입력에 대해 항상 동일한 출력, 외부 상태 변경 없음.
• 고차 함수(Higher-order Function): 함수를 인자로 받거나, 함수를 반환하는 함수.

왜 함수형 프로그래밍이 유용한가?

1. 가독성 향상: 선언적 코드 작성으로 로직이 명확합니다.
2. 병렬 처리 용이: 상태 변화를 최소화해 멀티스레드 환경에서도 안전합니다.
3. 재사용성 증가: 작은 함수 단위로 조합이 쉽습니다.

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2. 자바에서 함수형 프로그래밍 지원

Java 8부터는 다음과 같은 기능으로 함수형 프로그래밍을 지원합니다:

• 람다(Lambda Expression)
• 함수형 인터페이스(Functional Interface)
• Stream API
• Optional

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2.1 람다 표현식

람다는 **익명 함수(anonymous function)**를 만들 수 있는 표현식입니다.

// 기존 방식
Runnable r1 = new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Hello, World!");
    }
};

// 람다 표현식
Runnable r2 = () -> System.out.println("Hello, World!");

람다는 함수형 인터페이스와 함께 사용됩니다.

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2.2 함수형 인터페이스

함수형 인터페이스는 단 하나의 추상 메서드만 가진 인터페이스입니다.
대표적인 자바 기본 함수형 인터페이스:

인터페이스 설명

Function<T, R>	입력 T, 출력 R
Consumer<T>	입력 T, 반환 없음
Supplier<T>	입력 없음, 출력 T
Predicate<T>	입력 T, Boolean 반환

Function<String, Integer> lengthFunc = str -> str.length();
System.out.println(lengthFunc.apply("Hello")); // 5

Predicate<Integer> isEven = n -> n % 2 == 0;
System.out.println(isEven.test(4)); // true

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2.3 Stream API

Stream은 데이터 처리의 파이프라인을 제공하며, 함수형 스타일로 컬렉션을 처리할 수 있습니다.

List<String> names = List.of("Alice", "Bob", "Charlie");

// 1. filter -> 2. map -> 3. collect
List<String> filteredNames = names.stream()
    .filter(name -> name.startsWith("A"))
    .map(String::toUpperCase)
    .collect(Collectors.toList());

System.out.println(filteredNames); // [ALICE]

• filter: 조건에 맞는 요소만 걸러냄
• map: 요소 변환
• collect: 결과 수집

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2.4 Optional

Optional은 null 안전 처리를 위해 사용되며, 함수형 스타일로 접근할 수 있습니다.

Optional<String> optional = Optional.of("Hello");

optional.map(String::toUpperCase)
        .filter(s -> s.startsWith("H"))
        .ifPresent(System.out::println); // HELLO

 

Optional은 null 체크를 함수형으로 대체합니다.

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3. 함수형 프로그래밍 심화

3.1 고차 함수 활용

함수를 인자로 받거나 반환하는 패턴은 재사용성을 극대화합니다.

// 함수 반환
Function<Integer, Integer> add(int x) {
    return y -> x + y;
}

Function<Integer, Integer> addFive = add(5);
System.out.println(addFive.apply(10)); // 15

3.2 메서드 참조(Method Reference)

람다 표현식을 더 간결하게 표현할 수 있습니다.

List<String> names = List.of("Alice", "Bob");
names.forEach(System.out::println);

• Class::staticMethod
• instance::instanceMethod
• Class::new (생성자 참조)

3.3 함수형 디자인 패턴

• 커링(Currying): 다중 인자를 갖는 함수를 단일 인자를 갖는 함수로 변환
• 합성 함수(Function Composition): 여러 함수를 조합

Function<Integer, Integer> multiply2 = x -> x * 2;
Function<Integer, Integer> add3 = x -> x + 3;

Function<Integer, Integer> combined = multiply2.andThen(add3);
System.out.println(combined.apply(5)); // 13

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4. 함수형 프로그래밍과 OOP 결합

자바에서는 함수형과 객체지향을 함께 사용할 수 있습니다.
예를 들어 서비스 레이어에서 Stream과 Optional을 활용하여 데이터를 안전하고 간결하게 처리할 수 있습니다.

public class UserService {
    public Optional<String> getUserEmail(Long userId) {
        return Optional.ofNullable(findUserById(userId))
                       .map(User::getEmail);
    }
}

• 장점: null 체크 최소화, 명시적 데이터 흐름, 재사용 가능

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5. 함수형 프로그래밍 실무 팁

1. 작은 함수 단위로 쪼개기: 재사용성과 테스트 용이성 증가
2. 불변 객체 활용: 상태 변경 최소화
3. Stream 연산 최적화: parallelStream() 신중 사용
4. Optional 남용 금지: 반환 값이 반드시 존재하는 경우는 일반 객체 사용

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