[프로그래밍 개념][Java] 느긋한 평가 Lazy Evaluation

출처

ChatGPT

Gemini

---

Lazy Evaluation(느긋한 평가)란?

Lazy evaluation은 프로그래밍 언어에서 표현식의 평가를 필요할 때까지 미루는 기법을 말한다. 즉, 값이 실제로 사용될 때까지 계산을 연기하여, 불필요한 계산을 줄이고 성능을 최적화하는 방법이다. 자바에서 Iterator는 이러한 "느긋한 평가" 방식을 사용해 컬렉션의 요소를 한 번에 하나씩 접근하고, 필요한 때만 다음 요소를 계산하거나 가져온다.

 

Lazy Evaluation의 작동 방식

1. 지연된 계산

프로그램이 실행되는 동안 필요하지 않은 계산을 피하고, 실제로 그 값이 필요할 때까지 평가를 지연한다.

2. 메모리 절약

모든 값을 미리 계산하지 않기 때문에 메모리를 더 효율적으로 사용할 수 있다. 특히 큰 데이터 스트림이나 무한 리스트를 다룰 때 유용하다.

3. 성능 최적화

필요할 때만 계산을 수행하기 때문에 불필요한 계산을 피할 수 있다. 이것은 특히 성능이 중요한 대용량 데이터 처리나 실시간 애플리케이션에서 유용하다.

 

자바에서의 Lazy Evaluation 사용 사례

1. Iterator

Iterator는 컬렉션의 모든 요소를 즉시 가져오는 대신, hasNexxt()와 next() 메서드를 사용해 필요할 때마다 요소를 가져온다. 이를 통해 메모리를 효율적으로 사용하고 성능을 최적화한다.

2. Stream API

Java 8부터 도입된 Stream API는 lazy eveluation의 대표적인 예이다. 예를 들어, filter(), map(), sorted()와 같은 중간 연산은 스트림의 요소를 지연 평가하여, 최종 연산(forEach, collect 등)이 호출될 때만 실제로 처리된다. 이렇게 하면 중간 연산의 불필요한 계산을 줄일 수 있다.

List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie", "David");

// Lazy evaluation with Stream API
names.stream()
     .filter(name -> {
         System.out.println("Filtering: " + name);
         return name.length() > 3;
     })
     .map(name -> {
         System.out.println("Mapping: " + name);
         return name.toUpperCase();
     })
     .forEach(name -> System.out.println("ForEach: " + name));

 

위 코드에서는 filter와 map 연산이 forEach가 호출되기 전까지는 실제로 수행되지 않는다. 즉, 출력은 "필터링"과 "매핑"이 각각의 요소에 대해 필요한 경우에만 수행되며, "느긋한 평가"를 보여준다.

3. 단축 논리 연산자 (&&, ||)

&& 연산자의 경우, 왼쪽 피연산자가 false이면 오른쪽 피연산자는 평가하지 않는다.

|| 연산자의 경우, 왼쪽 피연사자가 true이면 오른쪽 피연산자는 평가하지 않는다.

4. 삼항 연산자 (?:)

조건식이 true이면 첫 번째 값을, false 이면 두 번째 값을 반환하는데, 필요한 값만 계산한다.

 

Laxy Evaluation의 장단점

장점

성능 향상

필요할 때만 계산하기 때문에 불필요한 계산을 줄여 성능을 향상시킬 수 있다.

메모리 효율성

메모리 사용량을 줄이고, 특히 큰 데이터 구조나 무한 데이터 구조에서 유용하다.

즉각적인 피드백

처리 중간에 필요한 값을 즉시 제공받을 수 있어 실시간 시스템에서 유리하다.

단점

디버깅이 어려움

평가가 지연되기 때문에 버그를 찾고 수정하기가 어려울 수 있다.

코드의 복잡성 증가

"느긋한 평가"를 사용하는 코도는 종종 이해하기 어렵고, 유지보수가 어려울 수 있다.

 

결론

Java의 "느긋한 평가"는 특히 Stream API와 Iterator와 같은 API에서 매우 유용하며, 성능 최적화 및 메모리 효율성 향상을 위한 중요한 개념이다. 프로그래머는 이 개념을 이해하고 적절히 활용함으로써, 더 효율적이고 성능 좋은 Java 애플리케이션을 개발할 수 있다.