[JAVA]멀티쓰레딩, 람다, 함수형 프로그래밍

안녕하세요! 오늘은 자바 개발 전문가로 한 단계 더 발돋움하기 위한 핵심 주제, 자바 고급 기능에 대해 심도 있게 다뤄보려 합니다. 우리가 함께 탐험할 매력적인 세계는 바로 멀티쓰레딩, 람다 표현식, 함수형 인터페이스, 그리고 강력한 스트림 API입니다. 이 기능들을 능숙하게 활용하면 더욱 고성능이고 효율적인 자바 코드를 작성할 수 있게 됩니다. 마치 숙련된 장인이 정교한 도구를 사용하여 작품을 만들어내듯, 자바의 고급 기능을 통해 여러분의 개발 역량을 한층 더 끌어올릴 수 있을 거예요. 😊

자, 그럼 흥미진진한 자바 고급 기능의 세계로 함께 떠나볼까요?

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1. 멀티쓰레딩 (Multi-threading): 동시성 마법으로 성능 UP! 🧙‍♂️

멀티쓰레딩은 하나의 프로그램 안에서 여러 개의 독립적인 실행 흐름, 즉 쓰레드를 동시에 동작시키는 기술입니다. 마치 여러 명의 일꾼이 동시에 협력하여 일을 처리하는 것처럼, 멀티쓰레딩을 활용하면 프로그램의 응답성을 높이고, 특히 I/O 작업이나 병렬 처리가 필요한 상황에서 성능을 극대화할 수 있습니다.

 

Thread 생성 및 관리:

자바에서 쓰레드를 생성하는 기본적인 방법은 Thread 클래스를 상속하거나 Runnable 인터페이스를 구현하는 것입니다.

// 1. Thread 클래스 상속
class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Thread 실행!");
    }
}

// 2. Runnable 인터페이스 구현
class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Runnable 실행!");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread thread1 = new MyThread();
        thread1.start(); // 쓰레드 시작

        Thread thread2 = new Thread(new MyRunnable());
        thread2.start(); // 쓰레드 시작
    }
}

start() 메소드를 호출해야 쓰레드가 실제로 실행된다는 점, 잊지 마세요!

 

동기화 (Synchronization): 데이터 안전 지키기 🛡️

멀티쓰레딩 환경에서는 여러 쓰레드가 공유 자원에 동시에 접근할 수 있기 때문에 데이터 불일치 문제가 발생할 수 있습니다. 이를 해결하기 위해 동기화 기법이 필요합니다. 자바에서는 synchronized 키워드, Lock 인터페이스 등을 통해 쓰레드 동기화를 구현할 수 있습니다.

class Counter {
    private int count = 0;

    // synchronized 키워드를 이용한 동기화
    public synchronized void increment() {
        count++;
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Counter counter = new Counter();

        Runnable task = () -> {
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                counter.increment();
            }
        };

        Thread thread1 = new Thread(task);
        Thread thread2 = new Thread(task);

        thread1.start();
        thread2.start();

        thread1.join(); // thread1 종료 대기
        thread2.join(); // thread2 종료 대기

        System.out.println("Counter 값: " + counter.getCount()); // 예상 값: 20000
    }
}

synchronized 키워드를 사용하면 메서드나 특정 블록에 Lock을 걸어 한 번에 하나의 쓰레드만 접근하도록 제어할 수 있습니다.

2. 람다 표현식 (Lambda Expression) 과 함수형 인터페이스 (Functional Interface) ✨

람다 표현식은 익명 함수를 간결하게 표현하는 방법입니다. 마치 수학 함수의 람다 표기법처럼, 이름 없이 간단하게 함수를 정의하고 사용할 수 있습니다. 람다 표현식은 특히 함수형 인터페이스와 함께 사용할 때 그 강력함을 발휘합니다.

함수형 인터페이스는 단 하나의 추상 메서드를 가지는 인터페이스입니다. @FunctionalInterface 어노테이션을 사용하여 함수형 인터페이스임을 명시할 수 있습니다. 람다 표현식은 이러한 함수형 인터페이스의 추상 메서드를 구현하는 데 사용됩니다.

// 함수형 인터페이스 (매개변수 2개, 반환값 int)
@FunctionalInterface
interface Calculator {
    int operate(int a, int b);
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 람다 표현식을 이용한 Calculator 구현
        Calculator add = (a, b) -> a + b;
        Calculator subtract = (a, b) -> a - b;

        System.out.println("덧셈 결과: " + add.operate(5, 3)); // 출력: 8
        System.out.println("뺄셈 결과: " + subtract.operate(5, 3)); // 출력: 2
    }
}

람다 표현식을 사용하면 코드가 훨씬 간결해지고 가독성이 높아지는 것을 확인할 수 있습니다. 또한, 함수를 마치 데이터처럼 다룰 수 있게 되어 코드의 유연성이 증가합니다.

3. 스트림 API (Stream API): 데이터 처리를 예술의 경지로! 🎨

스트림 API는 컬렉션, 배열 등의 데이터 소스를 추상화하여 선언형으로 데이터 처리를 가능하게 하는 강력한 기능입니다. 스트림 API를 사용하면 데이터 필터링, 매핑, 정렬, 그룹핑 등 다양한 연산을 파이프라인 형태로 간결하고 효율적으로 처리할 수 있습니다.

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie", "David", "Eve");

        // 스트림 API를 이용한 데이터 처리 (이름이 'C'로 시작하는 이름 필터링 후 대문자로 변환)
        List<String> processedNames = names.stream()
                .filter(name -> name.startsWith("C")) // 필터링
                .map(String::toUpperCase) // 매핑 (대문자 변환)
                .collect(Collectors.toList()); // 리스트로 수집

        System.out.println("처리된 이름: " + processedNames); // 출력: [CHARLIE]
    }
}

스트림 API는 복잡한 데이터 처리 로직을 몇 줄의 코드로 구현할 수 있게 해줍니다. 또한, 스트림 연산은 병렬 처리를 지원하여 대용량 데이터 처리 시 성능 향상에도 큰 도움을 줍니다.

4. Optional, CompletableFuture 등 Java 8 이후 추가된 기능 소개 🎁

자바 8 이후에는 개발 생산성과 안정성을 높여주는 다양한 기능들이 추가되었습니다. 그 중에서도 Optional 과 CompletableFuture 는 꼭 알아두어야 할 유용한 기능입니다.  

 

• Optional: NullPointerException (NPE) 발생 가능성을 줄여주는 래퍼 클래스입니다. 값이 없을 수도 있는 상황을 명시적으로 표현하고, 안전하게 값을 처리하도록 돕습니다.
• CompletableFuture: 비동기 프로그래밍을 더욱 강력하고 유연하게 만들어주는 기능입니다. 비동기 작업의 결과를 처리하고, 여러 비동기 작업을 조합하는 등 다양한 기능을 제공합니다.

이 외에도 자바 8 이후에는 날짜/시간 API 개선, 인터페이스의 디폴트 메서드, 반복 가능한 어노테이션 등 다양한 기능들이 추가되었습니다. 이러한 최신 기능들을 꾸준히 학습하고 활용하면 더욱 현대적이고 효율적인 자바 개발자가 될 수 있습니다.

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자, 이렇게 해서 자바의 핵심 고급 기능인 멀티쓰레딩, 람다 표현식, 함수형 인터페이스, 스트림 API에 대해 자세히 알아보았습니다. 오늘 함께 살펴본 기능들은 여러분의 자바 개발 역량을 한 단계 업그레이드하는 데 든든한 밑거름이 될 것입니다. 💪

자바 고급 기능은 처음에는 다소 어렵게 느껴질 수 있지만, 꾸준히 학습하고 실습하다 보면 어느새 여러분의 강력한 무기가 되어줄 것입니다. 끊임없이 배우고 성장하는 즐거움을 느끼며, 자바 개발 전문가의 꿈을 향해 함께 나아가요! 🚀

혹시 궁금한 점이나 더 자세히 알고 싶은 내용이 있다면 언제든지 댓글로 문의해주세요. 여러분의 성장을 응원합니다! 😊