Java 8 살펴보기
Java 8 버전에 추가된 내용들에 대해서 정리하고자 한다. 전반적인 내용을 정리하고자 하였고, 자세하고 세부적인 내용은 관련 링크를 첨부하여 추후에 가능하다면, 해당 부분에 대해서 더 자세히 정리해보고자 한다.
새로운 기능 정리
Lambda Expression (a.k.a Anonymous Method)
자바의 람다 표현식의 근간은 ‘알론소 처치 (Alonzo Church)‘가 1930년대에 람다 대수를 제안. 함수 정의, 함수 적용, 귀납적 함수를 추상화한 형식 체계! 자세한 사항은 람다 대수 위키 참조.
익명 메소드 생성 문법을 지원한다는 정도로 이해하면 좋을 듯 하다.
Java7
1new Thread(new Runnable() {
2 @Override
3 public void run() {
4 System.out.println("Hello, World!");
5 }
6}).start();
Java8
1new Thread(() -> {
2 System.out.println("Hello, World!");
3}).start();
기존 자바의 경우, 쓰레드 생성 후 익명 클래스를 구현하고, 메소드를 오버라이딩해야만 한다. 간단한 구현 조차 클래스 구현을 강요하고, 불필요한 코드를 양산하는 구조이다. 람다 식으로 심플하게 코드를 작성할 수 있고, 본래 구현하고자 하였던 코드에 더 집중할 수 있게 된다. 추가적으로, ‘함수형 인터페이스’ 를 구현하는 경우, 어떤 메소드를 오버라이드 하였는지도 명시할 필요가 없다. 함수형 인터페이스는 추후에 자세히 설명하도록 하겠다.
Java7
1Collections.sort(theListOfMyClasses, new Comparator<MyClass>() {
2 public int compare(MyClass a, MyClass b) {
3 return b.getValue() - a.getValue();
4 }
5});
Java8
1theListOfMyClasses.sort((MyClass a, MyClass b) -> {
2 return a.getValue() - b.getValue();
3});
4
5theListOfMyClasses.sort((a, b) -> a.getValue() - b.getValue());
람다 표현식에 ‘타입 추론’ 이 가능하며, 전달하는 파라미터의 타입을 명시하지 않아도 런타임에 추론이 가능해진다. 명시적으로 선언하지 않아도 되므로, 코드량이 감소한다.
Stream API
스트림 API는 람다 표현식의 효과적인 활용법으로, Collection 인터페이스를 다루는 새로운 매커니즘을 제공한다. 파이프라인/지연/병렬 처리 등이 동일 인터페이스로 제공되며, 함수형 프로그래밍이 가능해진다.
Referred to ’lambda-resort’ Github
1List<Guest> guests = repository.findAll();
2return guests.stream()
3 .filter(g -> company.equals(g.getCompany()))
4 .sorted(Comparator.comparing(Guest::getGrade))
5 .map(Guest::getName)
6 .collect(Collectors.toList());
컨테이너로부터 스트림을 생성하고, 특정 company와 동일한 guest 객체만 필터링한 뒤에, guest.grade 값을 오름차순으로 정렬한 뒤에 guest의 이름만 추출하여 다시 리스트로 만드는 로직이다. 기존의 for-each 문의로 작성하려고 하면 복잡해질 수 있는 부분이 단순해지며 명확해진다.
Default Method
경직된 자바 인터페이스 체계에서는 인터페이스의 메소드 추가 시, 하위의 모든 구현체에 영향을 미치게 된다. 인터페이스를 구현한 Concrete/Abstract Class의 어디선가는 꼭 오버라이딩을 해야한다.
기존에는 다양한 우회 기법을 통해 해소하였다.
- 헬퍼 클래스 활용
- 확장 인터페이스 추가
- 추상 클래스를 통한 확장 등…
1public interface Iterator<E> {
2 ...
3
4 default void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
5 Objects.requireNonNull(action);
6 while (hasNext())
7 action.accept(next());
8 }
9}
forEachRemaining 메소드에 대한 구현이 상속 받은 클래스에서 구현을 강요하지 않고, 오버라이딩을 통한 확장이 가능하도록 여지는 남겨놓았다.
상속을 통한 구현이 인터페이스 기본 메소드보다 우선! (Override method > Default method)
Diamond Problem 발생 가능!
1public interface Red {
2 default void draw() { /* Some of code */ }
3}
4public interface Blue {
5 default void draw() { /* Some of code */ }
6}
7public interface Green {
8 default void draw() { /* Some of code */ }
9}
10
11public interface Pen extends Red, Blue, Green {
12 /* 컴파일 오류 발생! ( Pen inherits unrelated defaults for the draw() from Red and Blue ) */
13}
명시적으로 어떤 인터페이스의 기본 메소드를 사용할 것인지 기본 메소드를 정의하여 회피 가능
1public interface Pen extends Red, Blue, Green {
2 default void draw() { Red.super.draw(); }
3}
정적 메서드도 인터페이스에 포함 가능 / 별도 유틸리티 클래스로 분리할 필요 없음
1public interface Function<T, R> {
2 R apply(T t);
3 static Function<?, String> toStringFunction() {
4 return value -> value.toString();
5 }
6 static <E> Function<E, E> identity() {
7 return value -> value;
8 }
9 static <R> Function<?, R> constant(R constantValue) {
10 return value -> constantValue;
11 }
12}
Joda Time 방식의 새 날짜 API 변경 (JSR 310)
기본 날짜 클래스 문제점
Java7 까지의 JDK에서 제공하던 날짜 관련 클래스들은 문제가 많았다. 결국은 유틸리티 라이브러리 (Joda Time) 의 등장으로 어느정도 해소 되었으나 공식적으로 자바 진영에서 새로운 표준을 제시하였다.
먼저, 기존의 날짜 관련 코드가 어떤 부분에서 문제가 될 수 있는지에 대해서는 아래에 간략하게 정리하였다. (해당 내용은 [3] 를 참고하였다.)
Not immutable! 자바의 Date/Calendar클래스에는 Getter/Setter 를 통해 내부 객체를 자유롭게 변경할 수 있다. 쓰레드 안정성이 지켜지지 않으며, 악의적인 코드에 취약할 수 있다.
상수 오남용
1(1) calendar.add(Calendar.SECOND, 2);
2(2) calendar.add(Calendar.OCTOBER, 2);
(1) 과 같이 초 단위의 조작을 원했더라도 (2) 과 같이 작성하여도 컴파일 과정에서 에러를 발생시키지 않는다. 런타임 중에 논리적 오류를 인지하고서야 해결할 수 있을 것이다.
1(1) calendar.set(1582, Calendar.OCTOBER , 4);
2(2) calendar.set(1582, 10, 4);
(1) 과 같이 1582-10-4 의 날짜를 설정할 수 있다. 일반적으로 ‘OCTOBER == 10월’ 으로 인지하고 있기 때문에 상수를 사용하지 않고 임의의 정수로 설정하는 경우 의도와 다른 결과를 얻을 수 있다. Calendar.OCTOBER 상수의 값은 ‘9’ 이며, 10으로 설정하는 경우 11월로 설정한 꼴이 된다.
- 일관성 없는 요일 상수
Calendar.get(Calendar.DAY_OF_WEEK) 의 일요일은 1(=Calendar.SUNDAY) 로 표현. 반면에, calendar.getTime() 로 Date 객체를 얻어와서 Date.getDay() 메서드로 요일을 구하면 일요일은 0이 된다.
새로운 날짜 표준 소개 (JSR-310)
JSR-310 표준으로 날짜와 시간에 대한 새로운 API가 추가되었다. Joda Time & Time And Money & ICU 등의 여러 오픈소스에 영향을 받았다고 함.
1public class JSR310Test {
2 @Test
3 public void testNextDay() {
4 LocalDate today = IsoChronology.INSTANCE.date(2016, 11, 3);
5 DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd");
6 assertThat(today.format(formatter)).isEqualTo("2016-11-03");
7
8 LocalDate tomorrow = today.plusDays(1);
9 assertThat(tomorrow.format(formatter)).isEqualTo("2016-11-04");
10 }
11}
메타 어노테이션 지원 보완
개발 편리성 및 생산성을 위하 메타 프로그래밍이 사용되고 있다. 메소드나 프로퍼티에 어노테이션을 걸고, 동적으로 정보를 가져올 수 있는 개발 방법이다. 자바8에는 ‘@Repeatable’ 어노테이션이 추가되었고, 어노테이션이 Context를 상속한다. 지역 변수, 제네릭 타입, 수퍼클래스와 인터페이스 구현체, 또한 메소드 Exception 정의까지 거의 모든것을 어노테이션으로 표현할 수 있다. 자세한 내용은 [4] 링크를 참조하자. ^^
1@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
2public @interface Filters {
3 Filter[] value();
4}
5
6@Target( ElementType.TYPE )
7@Retention( RetentionPolicy.RUNTIME )
8@Repeatable( Filters.class )
9public @interface Filter {
10 String value();
11};
12
13@Filter( "filter1" )
14@Filter( "filter2" )
15public interface Filterable { }
16
17public static void main(String[] args) {
18 for( Filter filter : Filterable.class.getAnnotationsByType( Filter.class ) ) {
19 System.out.println( filter.value() );
20 }
21}
동시성 API 개선
- java.util.concurrent.ConcurrentHaspMap 에 스트림과 람다 표현식을 지원하기 위한 새로운 메소드가 추가됨
- java.util.concurrent.ForkJoinPool 멀티 코어 대응 ExecutorService 구현체 (JDK7+) / ForkJoinPool.commonPool() 메소드 추가로 ForkJoinPool 객체를 생성 하지 않고 할당받을 수 있게 됨.
- java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock 의 성능 이슈로 이를 개선한 java.util.concurrent.locks.StampedLock 이 추가 되었다. 자체로 속도가 개선 되었을 뿐 만 아니라 Optimistic Lock을 제공해 더욱 빠르게 동작함. 자세한 내용은 [5] 링크 참조. 성능 비교는 [6] 링크 참조.
- 계수 / 누산에 같은 작업의 원자적 연산을 지원하는 클래스(DoubleAccumulator, DoubleAdder, LongAccumulator, LongAdder)가 추가되었다. 자세한 내용은 [5] 링크 참조.
IO/NIO 확장
IO/NIO 관련 클래스에 메소드 추가 / Stream API 를 통한 사용성 개선
1BufferedReader.lines();
2Files.list (Path)
3Files.walk (Path, int FileVisitOption ...)
4Files.walk (Path, FileVisitOption ...)
5Files.find (Path, int BiPredicate, FileVisitOption ...)
6Files.lines (Path, Charset)
7DirectoryStream.stream ()
추가된 메소드 중 일부 나열.
1Files.list(new File(".").toPath())
2 .filter(p -> !p.getFileName().toString().startsWith("."))
3 .limit(3)
4 .forEach(System.out::println);
현재 디렉토리에서 ‘.’ 으로 시작하지 않는 파일을 리스팅 하는 예시.
java.util.Base64 클래스 추가
1// 인코딩
2String asB64 = Base64.getEncoder().encodeToString("Hello, World!".getBytes("utf-8"));
3System.out.println(asB64); // Equals to "SGVsbG8sIFdvcmxkIQ=="
4
5// 디코딩
6byte[] asBytes = Base64.getDecoder().decode("SGVsbG8sIFdvcmxkIQ==");
7System.out.println(new String(asBytes, "utf-8"));
Heap에서 Permanent Generation 제거
java.lang.OutOfMemoryError: PermGen 에러 발생 원인. (PermGen의 힙 메모리는 GC가 되지 않는다. 원인은 주로, 무분별한 Static 변수 + HotSwap 으로 인한 PermGen 메모리 누수)
Changed JVM Options
PermGen 관련 JVM 옵션이 Ignore 처리 되었고, 새로운 JVM 옵션이 추가되었다.
- 제거된 JVM Options
1-XX:PermSize # JVM 기동 시, PermGen 영역 사이즈
2
3-XX:MaxPermSize # PermGen 영역 최대 사이즈
- 추가된 JVM Options
1-XX:MetaspaceSize # JVM 기동 시, Metaspace 영역 사이즈
2
3-XX:MaxMetaspaceSize # Metaspace 영역 최대 사이즈 (설정하지 않으면, JVM이 자동으로 조절)
4
5+@ -XX:MinMetaspaceFreeRatio # Metaspace 최소 용량 비율
6
7+@ -XX:MaxMetaspaceFreeRatio # Metaspace 최대 용량 비율
PermGen to Metaspace
자세한 변경 사항은 [7] 링크에 정리된 내용을 참조하자.
간략하게 요약하면, 아래와 같다.
Java7 까지의 Permanent
- Class 의 Meta정보 (pkg path 정보라고 보면 됨, text 정보)
- Method의 Meta 정보
- Static Object
- 상수화된 String Object
- Class와 관련된 배열 객체 Meta 정보
- JVM 내부적인 객체들과 최적화컴파일러(JIT)의 최적화 정보
Java8 에서의 Metaspace과 Heap 분리
- Class 의 Meta정보 -> Metaspace 영역으로 이동
- Method의 Meta 정보 -> Metaspace 영역으로 이동
- Static Object -> Heap 영역으로 이동
- 상수화된 String Obejct -> Heap 영역으로 이동
- 클레스와 관련된 배열 객체 Meta 정보 -> Metaspace 영역으로 이동
- JVM 내부적인 객체들과 최적화컴파일러(JIT)의 최적화 정보 -> Metaspace 영역으로 이동
정리하자면,
힙 영역이 기존에 New / Survive / Old / Perm / Native 에서 New / Survive / Old / Metaspace 로 구조가 변경됨.
PermGen 영역에 저장되어 문제를 유발하던 Static Obect는 Heap 영역으로 옮겨서 최대한 GC 대상이 되도록 함. (Static Final 인 경우는 어쩔 수 없음…)
수정될 필요가 없는 정보만 Metaspace에 저장, Metaspace는 JVM이 필요에 따라서 리사이징할 수 있는 구조로 개선되었음.