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0
1
徹
底
解
説
!
Project Lambdaのすべて
2014/3/21 13:30-14:20
Java8Launch
吉田 真也(@bitter_fox)
return
2
Who are you?
● 吉田真也(@bitter_fox)
● 職業: 学生
– 立命館大学 情報理工学部 情報システム学科
– 二回生
– 立命館コンピュータクラブ(RCC) 執行委員長(代表)
● http://www.rcc.r...
3
HashTag
#JJUG
4
JavaSE8
5
JavaSE8
Revolution
6
JavaSE8
Revolution
JavaSE5以来
(2004年)
7
JavaSE8
Revolution
JavaSE5以来
(2004年)
10年
ぶり
8
JavaSE8
Project Lambda
Revolution
JavaSE5以来
(2004年)
10年
ぶり
9
Project Lambda
● 並列処理を容易に書ける様に増強
– ライブラリ
– 言語
● StreamAPI(!=IOStream)の導入
● ラムダ式の導入
10
Why Project Lambda?
11
マルチコアCPU
12
マルチコアCPU
● CPU(ハード)のパラダイムシフト
– クロック数はそのまま
コア(数)を増やす
– 並列処理
● ソフトウェアにもパラダイムシフト
● 並列プログラミングにしないと性能をフルに利用で
きない
– アムダールの法則
13
アムダールの法則
90% 10%
90%
80% 20%
80%
5
%
1コア
1コア
∞コア
4コア
逐次処理 並列処理
14
現代的なアーキテクチャ
少しでも多くの部分で並列処理
15
並列処理ライブラリの歴史
– java.lang.Thread
● 扱いが難しかった/大きな粒度
● JavaSE5(J2SE 5.0)
– Concurrency Utilities(java.util.concurrent.*)
● ...
16
プロジェクト発足当時(JavaSE6〜JavaSE7)
小さな粒度向けのライブラリが無かった
JavaSE7後
小さな粒度向けのライブラリがあるものの使いづらい
17
マルチコアCPUの
台頭
マルチコアCPUコアライブラリ
18
ライブラリでは不十分
new Runnable(){
public void run(){
// proc
}
}
● 処理を分けるだけで5行
● いくらライブラリが良くても・・・
● 言語的に解決する必要がある
19
マルチコアCPUコアライブラリ
ラムダ式・メソッド参照
20
マルチコアCPUコアライブラリ
ラムダ式・メソッド参照
実質的にfinal
型推論の強化
交差型キャスト
21
ライブラリの増強
● 一度公開されたインターフェース
– 変更を加えにくい
– メソッド追加
● 具象クラスが追随する必要がある
– 実装の提供
22
マルチコアCPUコアライブラリ
ラムダ式・メソッド参照
実質的にfinal
型推論の強化
交差型キャスト
defaultメソッド
23
マルチコアCPUコアライブラリ
ラムダ式・メソッド参照
実質的にfinal
型推論の強化
交差型キャスト
defaultメソッド
stat. intf. メソッド
24
マルチコアCPUコアライブラリ
ラムダ式・メソッド参照
実質的にfinal
型推論の強化
交差型キャスト
defaultメソッド
stat. intf. メソッド
ラムダ式・メソッド参照
25
処理の分離のイディオム
new Runnable() {
public void run() {
//
}
}
26
処理の分離のイディオム
new Runnable() {
public void run() {
//
}
}
実装するべきメソッドが一つ
インターフェース
27
● 実装するべきメソッド(抽象メソッド)が一つ
● インターフェース
– java.lang.Runnable
– java.lang.Callable
– java.nio.file.PathMatcher
– java.awt.eve...
28
関数型インターフェース
● 実装するべきメソッド(抽象メソッド)が一つ
● インターフェース
– java.lang.Runnable
– java.lang.Callable
– java.nio.file.PathMatcher
– ...
29
関数型インターフェース
● 処理を分けるのに十分
● ライブラリの多くで利用されている
● 実装&インスタンス化する構文としてラムダ式
– 匿名クラスに代わる構文
30
関数型インターフェース?
interface F {
void f();
}
31
関数型インターフェース?
interface F {
void f();
}
● Yes!
32
関数型インターフェース?
interface F {
boolean equals(Object o);
}
33
関数型インターフェース?
interface F {
boolean equals(Object o);
}
● No!
● equalsはObjectクラスで定義されている
– インターフェースにおいて暗黙的なメソッド
抽象メソッドは0個
34
関数型インターフェース?
interface F {
Object clone();
}
35
関数型インターフェース?
interface F {
Object clone();
}
● Yes!
● cloneもObjectクラスで宣言されているが
protected
– Fではpublicで再宣言されている
36
関数型インターフェース(JLS9.8)
A functional interface is an interface that has just one abstract method, and thus represents a sin...
37
関数型インターフェース(JLS9.8)
A functional interface is an interface that has just one abstract method, and thus represents a sin...
38
@FunctionalInterface
● 関数型インターフェースかどうか検査する
– コンパイル時
@FunctionalInterface
interface F {
boolean equals(Object o);
}
39
@FunctionalInterface
● 関数型インターフェースかどうか検査する
– コンパイル時
@FunctionalInterface
interface F {
boolean equals(Object o);
} @Fun...
40
匿名クラスからラムダ式へ
this.addActionListener(
new ActionListener(){
public void actionPerformed(
ActionEvent ae) {
//
}
})
41
匿名クラスからラムダ式へ
this.addActionListener(
new ActionListener(){
public void actionPerformed(
ActionEvent ae) {
//
}
})
addAc...
42
匿名クラスからラムダ式へ
this.addActionListener(
new ActionListener(){
public void actionPerformed(
ActionEvent ae) {
//
}
})
実装するべ...
43
ラムダ式
this.addActionListener(
(ActionEvent ae) -> {
//
})
● (仮引数) -> {メソッド本体}
● (int n1, int n2) -> {return n1+n2;}
44
ラムダ式
● 関数型インターフェースをインスタンス化
● (仮引数) -> {メソッド本体}
– 型推論で型が決まる
● 関数型インターフェースのインスタンスが
予期される場面で利用可
– ターゲット型
45
ターゲット型が曖昧な場合
Object o = () -> {};
● () -> {}の型として
– Objectが予期される
– 関数型インターフェースが予期されない
– 何を実装したらいいのかわからない
46
ターゲット型が曖昧な場合
Object o = (Runnable)() -> {};
– キャストを用いる
– Runnableが予期される
– 実装するべきインターフェースが分かる
47
ラムダ式の引数
this.addActionListener(
(ActionEvent ae) -> {
//
})
48
ラムダ式の引数
this.addActionListener(
(ActionEvent ae) -> {
//
})
引数の型も一意に定ま
る
49
ラムダ式の引数
this.addActionListener(
(ae) -> {
//
})
● 引数の型も省略可
● (n1, n2) -> {return n1+n2;}
50
ラムダ式の引数
this.addActionListener(
(ae) -> {
//
})
引数が一つで型が推論される
場合の()は不要
51
ラムダ式の引数
this.addActionListener(
ae -> {
//
})
● 引数が一つで型が省略される場合()不要
● n1 -> {return n1+5;}
52
ラムダ式の引数と_
● ラムダ式の引数としての_はコンパイルエラー
this.addActionListener( _ -> {/**/} );
– 他の言語での_は特殊な意味
– 混乱を招かないように利用不可に
– 将来の利用を見据え予...
53
ラムダ式のメソッド本体
(int n) -> {return n + 5;}
(n) -> {return n + 5;}
n -> {return n + 5;}
54
ラムダ式のメソッド本体
(int n) -> {return n + 5;}
(n) -> {return n + 5;}
n -> {return n + 5;}
● return文のみ場合,return等を省略できる
(int n) ...
55
ラムダ式のメソッド本体
(ActionEvent ae) -> {apply(ae);}
(ae) -> {apply(ae);}
ae -> {apply(ae);}
56
ラムダ式のメソッド本体
(ActionEvent ae) -> {apply(ae);}
(ae) -> {apply(ae);}
ae -> {apply(ae);}
● 戻り値がvoidでも,{;}を省略できる場合がある
(Actio...
57
ラムダ式==匿名クラス?
● 違います!
– 匿名クラスのシンタックスシュガーではない
● 意味論も実装方法(OpenJDKの場合)も異なる
– 主にスコーピング規則
– 同じ部分もある
58
ラムダ式のスコーピング規則
1.ラムダ式内では外のスコープを引き継ぐ
2.常にアウタークラスのインスタンスを保持しない
– 匿名クラスなどとは大きく違う
3.ローカル変数の参照はfinalな変数のみ
– 匿名クラスと同様
– 注:実質的に...
59
1.外のスコープを引き継ぐ
class Main {
void method() {
Runnable r = () ->
System.out.println(this);
}
}
60
1.外のスコープを引き継ぐ
class Main {
void method() {
Runnable r = () ->
System.out.println(this);
}
}
● ラムダ式内のthis=エンクロージングクラス
61
1.外のスコープを引き継ぐ
class Main {
void method(int n) {
Runnable r = () -> {int n;};
}
}
62
1.外のスコープを引き継ぐ
class Main {
void method(int n) {
Runnable r = () -> {int n;};
}
}
● 多重定義
● コンパイルエラー
63
1.外のスコープを引き継ぐ
class Main {
void method(int n) {
Function<Integer, Integer> f =
n -> n + 5;
}
}
● 多重定義
● コンパイルエラー
64
2.アウタークラスへの参照
● 匿名クラス
– 常に保持
– メモリリークの危険性高
● ラムダ式
– 必要に応じて保持
65
2.アウタークラスへの参照
class Register {
void register(Processer p) {
p.add(new Func() {
public int f(int n) {return n * n;}
});
...
66
2.アウタークラスへの参照
class Register {
void register(Processer p) {
p.add(new Func() {
public int f(int n) {return n * n;}
});
...
67
2.アウタークラスへの参照
class Register {
void register(Processer p) {
p.add(n -> n * n);
}
}
68
2.アウタークラスへの参照
class Register {
void register(Processer p) {
p.add(n -> n * n);
}
}
Registerのインスタンスは保持しない
69
3.ローカル変数の参照
● 匿名クラスと同様
– finalな変数(実質的にfinal(後述)含む)
– 値の変更不可
70
ラムダ式の利用例
p -> p.getName()
s -> Integer.parseInt(s)
o -> list.add(o)
init -> new MyClass(init)
n -> new int[n]
● 引数を受け流す...
71
ラムダ式の利用例
p -> p.getName()
s -> Integer.parseInt(s)
o -> list.add(o)
init -> new MyClass(init)
n -> new int[n]
● 引数を受け流す...
72
メソッド・コンストラクタ参照
p -> p.getName()
s -> Integer.parseInt(s)
o -> list.add(o)
init -> new MyClass(init)
n -> new int[n]
● ク...
73
マルチコアCPUコアライブラリ
ラムダ式・メソッド参照
実質的にfinal
型推論の強化
交差型キャスト
defaultメソッド
stat. intf. メソッド
74
実質的にfinal(Effectively final)
● 匿名クラスやラムダ式で
実質的にfinalな変数への参照が可能に
– コンパイラがfinal性を推論
● 実質的にfinalな変数
– final修飾されていない変数
– fi...
75
実質的にfinalの例
void method(final int n) {
final String str = “HelloFinal”
Runnable r = new Runnable() {
public void run() ...
76
実質的にfinalの例
void method(int n) {
String str = “HelloEffectivelyFinal”
Runnable r = new Runnable() {
public void run() {...
77
実質的にfinalの例
void method(int n) {
String str = “HelloEffectivelyFinal”
Runnable r = () ->
System.out.println(str + n);
}
78
実質的にfinalでない例
void method(int n) {
Runnable r = () ->
System.out.println(n);
n = 5;
}
ラムダ式から参照されるローカル変数は、
finalまたは事実上のf...
79
実質的にfinalでない例
void method(int n) {
Runnable r = () -> n++;
}
ラムダ式から参照されるローカル変数は、
finalまたは事実上のfinalである必要があります
Runnable r...
80
マルチコアCPUコアライブラリ
ラムダ式・メソッド参照
実質的にfinal
型推論の強化
複合型キャスト
defaultメソッド
stat. intf. メソッド
81
型推論の強化
● ターゲット型推論の強化
1.適用可能箇所の拡大
2.より正確な推論
82
ターゲット型推論?
● ターゲット型に基づく型推論
● JavaSE5(5.0)から存在
– メソッドジェネリクスの実型引数
– ダイアモンド演算子(JavaSE7)
83
ターゲット型
● ある式の型として予期される型のこと
● T t = expr;
– exprのターゲット型はT
84
ターゲット型が存在する文脈
● 変数宣言・・・ int n = …
● 割り当て・・・ n = …
● return文・・・ return …
● 配列初期化子・・・new String[]{...}
● 実引数・・・method(......
85
JavaSE7における適用可能箇所
メソッドジェネリクスの
実型引数
ダイアモンド演算子
変数宣言 ○ ○
割り当て ○ ○
return文 ○ ○
配列初期化子 ○ -
実引数 × ×
条件式 × ×
キャスト式 ○ ×
ラムダ式の本体
86
適用可能箇所の例(JavaSE7)
List<Integer> l = new ArrayList<>();
new ArrayList<T>()
new ArrayList<Integer>()
●
ArrayList<T> <: Li...
87
適用不可能箇所の例(JavaSE7)
● 実引数におけるターゲット型推論
printStrings(new ArrayList<>());
– void printStrings(List<String> l)
88
適用不可能箇所の例(JavaSE7)
● 実引数におけるターゲット型推論
printStrings(new ArrayList<Object>());
– void printStrings(List<String> l)
● コンパイル...
89
適用不可能箇所の例(JavaSE7)
● 条件式におけるターゲット型推論
List<Integer> list = bool ?
Collections.emptyList() :
new ArrayList<>();
90
適用不可能箇所の例(JavaSE7)
● 条件式におけるターゲット型推論
List<Integer> list = bool ?
Collections.<Object>emptyList() :
new ArrayList<Object...
91
JavaSE8における適用可能箇所
メソッドジェネリクスの
実型引数
ダイアモンド演算子
変数宣言 ○ ○
割り当て ○ ○
return文 ○ ○
配列初期化子 ○ -
実引数 ○ ○
条件式 ○ ○
キャスト式 ○ ×?bug?(3/...
92
適用可能になった例(JavaSE8)
● 実引数におけるターゲット型推論
printStrings(new ArrayList<>());
– void printStrings(List<String> l)
93
適用可能になった例(JavaSE8)
● 実引数におけるターゲット型推論
printStrings(new ArrayList<String>());
– void printStrings(List<String> l)
● 推論器が正...
94
適用可能になった例(JavaSE8)
● 条件式におけるターゲット型推論
List<Integer> list = bool ?
Collections.emptyList() :
new ArrayList<>();
95
適用可能になった例(JavaSE8)
● 条件式におけるターゲット型推論
List<Integer> list = bool ?
Collections.<Integer>emptyList() :
new ArrayList<Integ...
96
JavaSE8における適用可能箇所
ラムダ式・メソッド参照
変数宣言 ○
割り当て ○
return文 ○
配列初期化子 ○
実引数 ○
条件式 ○
キャスト式 ○
ラムダ式の本体 ○
97
2.より正確な推論
● 今までは簡易的な推論
● しばしば不正確な推論によりコンパイルエラー
– 複雑な場合
98
JavaSE7以前の推論
1.実引数の式の型を優先
2.実引数がない場合はターゲット型
99
ターゲット型推論が働く例
List<Number> list =
Arrays.asList();
java.util.Arrays#<T> List<T> asList(T...)
●
List<Number> =:= List<T>
...
100
不正確な推論の例(JavaSE7)
List<Number> list =
Arrays.asList(2, 5.5);
java.util.Arrays#<T> List<T> asList(T...)
101
不正確な推論の例(JavaSE7)
List<Number> list =
Arrays.<T>asList(2, 5.5);
●
T<:Object, T :>Integer,T:>Double(実引数より)
– T=:=Number...
102
不正確な推論の例(JavaSE7)
List<Number> list =
Arrays.<Number & Comparable<...>>asList(2, 5.5);
● コンパイルエラー
– Number & Comparabl...
103
JavaSE8以降の推論
● 実引数の型とターゲット型を加味
– グラフ推論
– より正確な型推論へ
104
先の例(JavaSE8の場合)
List<Number> list =
Arrays.asList(2, 5.5);
105
先の例(JavaSE8の場合)
List<Number> list =
Arrays.<T>asList(2, 5.5);
●
T<:Object, T :>Integer,T:>Double(実引数より)
●
T=Number(ターゲ...
106
先の例(JavaSE8の場合)
List<Number> list =
Arrays.<Number>asList(2, 5.5);
● 正しく推論器が働く
– Numberと推論される
107
マルチコアCPUコアライブラリ
ラムダ式・メソッド参照
実質的にfinal
型推論の強化
交差型キャスト
defaultメソッド
stat. intf. メソッド
108
型キャスト
キャスト式に交差型を
109
交差型?
● Intersection Type
● JavaSE5(5.0)から存在
– ジェネリクスの型境界(@型仮引数)
– <T extends Runnable & Cloneable>
● RunnableとCloneabl...
110
交差型キャスト
● (型 & 型 & … & 型)式
● 主にラムダ式・メソッド参照と使用する
111
もしも交差型キャストがなかったら
● SerializableでRunnableなインターフェース
– 関数型インターフェース
– ラムダ式でインスタンス化したい
– インターフェースを定義する必要がある
112
もしも交差型キャストがなかったら
interface SRunnable implements
Runnable, Serializeable {}
sendRunnable((SRunnable) () -> {/* */});
113
もしも交差型キャストがなかったら
interface SRunnable implements
Runnable, Serializeable {}
sendRunnable((SRunnable) () -> {/* */});
114
交差型キャスト+ラムダ式
sendRunnable((Runnable & Serializable)
() -> {/* */});
● 型合成される
115
マルチコアCPUコアライブラリ
ラムダ式・メソッド参照
実質的にfinal
型推論の強化
交差型キャスト
defaultメソッド
stat. intf. メソッド
116
<interface>
PublishedInterface
+already()
+exist()
+methods()
117
<interface>
PublishedInterface
+already()
+exist()
+methods()
ReferenceImpl
+already()
+exist()
+methods()
AnotherImpl...
118
<interface>
PublishedInterface
+already()
+exist()
+methods()
+newMethod()
ReferenceImpl
+already()
+exist()
+methods(...
119
<interface>
PublishedInterface
+already()
+exist()
+methods()
+newMethod()
ReferenceImpl
+already()
+exist()
+methods(...
120
インターフェースに拡張性を
● 新しいメソッドを加えても互換性を保つ
● デフォルトメソッド
– デフォルトの実装を提供する
– インターフェースに実装
– 実装が提供されない場合に使用される
121
デフォルトメソッド
interface Person {
Sex getSex();
default boolean isMan() {
return getSex() == Sex.MAN;
}
}
122
デフォルトメソッド
class PersonImpl implements Person {
public Sex getSex() {/*...*/}
// isManへの実装はなくてもOK
// Person#isManが使われる
}
123
デフォルトメソッド
class PersonImpl implements Person {
public Sex getSex() {/*...*/}
public boolean isMan() {/*...*/}
}
● オーバー...
124
デフォルトメソッド
● default修飾子
● publicメソッドとなる
– 既存のインターフェースメソッドと同様
● strictfp修飾のみ可
● 具象クラスで実装が提供されなくても無問題
● 拡張性を実現できた
– 新たな問題...
125
実装の多重継承問題
126
多重継承
class BasicPerson {
public boolean isMan() {/*...*/}
}
class ComplexPerson extends BasicPerson
implements Person ...
127
多重継承
BasicPerson
#isMan
Person
#isMan
ComplexPerson
#isMan
128
“Class always win”
129
クラスで定義された実装が
常に勝つ
130
Class always win
class BasicPerson {
public boolean isMan() {/*...*/}
}
class ComplexPerson extends BasicPerson implem...
131
親インターフェースの呼び出し
class ComplexPerson extends BasicPerson
implements Person {
public Sex getSex() {/*...*/}
public boolea...
132
クラスを介さない多重継承
interface Base1 {default void m() {}}
133
クラスを介さない多重継承
interface Base1 {default void m() {}}
interface Base2 {default void m() {}}
134
クラスを介さない多重継承
interface Base1 {default void m() {}}
interface Base2 {default void m() {}}
interface ExBase extends Base...
135
多重継承
Base1#m Base2#m
ExBase#m
136
クラスを介さない多重継承
interface ExBase extends
Base1, Base2 {}
● コンパイルエラー
– オーバーライドして選択
137
クラスを介さない多重継承
interface ExBase extends
Base1, Base2 {
default void m() {
Base1.super.m();
}
}
144
多重継承は怖くない!!
● 大原則1:Class always win
– クラスで定義された実装が常に勝つ
● 大原則2:いつでもオーバーライドできる
– 親クラスでfinal修飾されてたら別
– インターフェースの実装を呼べる
145
Objectメソッドのデフォルトメソッド
● Objectで定義されたpublicメソッド
– そもそもデフォルトの実装
● Objectのpublicメソッドのデフォルトメソッドは不可
– interface I {default S...
147
マルチコアCPUコアライブラリ
ラムダ式・メソッド参照
実質的にfinal
型推論の強化
交差型キャスト
defaultメソッド
stat. intf. メソッド
148
staticインターフェースメソッド
● staticなインターフェースメソッド
● 常にpublic修飾
– 他のインターフェースのメソッドと同様
● strictfp修飾可
– デフォルト実装と同様
149
staticインターフェースメソッドの例
interface Example {
static void method() {/* */}
}
150
staticインターフェースメソッドの例
interface Example {
static strictfp void method() {/* */}
}
● strictfp修飾可
151
staticインターフェースメソッドの継承
● 継承されない
– クラスメソッドと大きく違う
interface Example2 extends Example {}
Example2.method()はコンパイルエラー
152
Interesting Example
● publicでstaticなメソッド
– 人生で最初に書いたメソッド
153
Interesting Example
● publicでstaticなメソッド
– 人生で最初に書いたメソッド
public static void main(
String[] args)
154
main in Interface
interface EntryPoint {
public static void main(String[] args) {
/* ... */
}
}
● 正しく動く
155
マルチコアCPUコアライブラリ
ラムダ式・メソッド参照
実質的にfinal
型推論の強化
交差型キャスト
defaultメソッド
stat. intf. メソッド
156
Library Enhancements
StreamAPI
IO/NIOJCF
Optional
And
More...
157
Library Enhancements
StreamAPI
IO/NIOJCF
Optional
And
More...
158
No more 外部イテレーション
● 外部イテレーションは並列化困難
● 内部イテレーションベースのライブラリへ
– 並列化が容易に
159
外部イテレーション
● イテレーションが外にさらされている
– for,while文
for (Student s : students) {
}
160
内部イテレーションライブラリ
StreamAPI
161
StreamAPI
● java.util.stream.
Stream/IntStream/LongStream/DoubleStream
– ソースから生成される
– 中間操作と終端操作でデータを弄る
– 並列化が容易
162
Collection
配列
BufferReader
etc...
Stream
IntStream
LongStream
DoubleStream
中間操作
終端操作
j.u.stream.*Source
163
Collection
配列
BufferReader
etc...
Stream
IntStream
LongStream
DoubleStream
中間操作
終端操作
j.u.stream.*Source
164
Make Streams
ソース メソッド 使用例
Collection Collection#stream list.stream()
配列 Arrays#stream Arrays.stream(args)
BufferedRead...
165
Collection
配列
BufferReader
etc...
Stream
IntStream
LongStream
DoubleStream
中間操作
終端操作
j.u.stream.*Source
166
java.util.stream.
StreamAPI 要素の型
Stream<T> T(参照型)
IntStream int(プリミティブ型)
LongStream long(プリミティブ型)
DoubleStream double(...
168
2 types of Stream
Sequential Stream
Parallel Stream
169
Change the type of Stream
Sequential Stream
Parallel Stream
parallel() sequential()
170
Collection
配列
BufferReader
etc...
Stream
IntStream
LongStream
DoubleStream
中間操作
終端操作
j.u.stream.*Source
171
中間操作?
● filterやmapなど
– Streamを返すメソッド
● 終端操作が行われるまで処理されない
– 遅延される
172
主要な中間操作
メソッド名 概要 使用例
filter フィルタリング s.filter(n -> n % 2 == 0)
map 写像・変換 s.map(p -> p.getName())
flatMap 写像・変換&平坦化 s.fl...
173
Collection
配列
BufferReader
etc...
Stream
IntStream
LongStream
DoubleStream
非終端操作
終端操作
j.u.stream.*Source
174
終端操作?
● forEachやreduceやcollectなど
– Streamを返さないメソッド
● 遅延されていた中間操作を確定
175
主要な終端操作
メソッド名 概要 使用例
forEach 反復処理 s.forEach(e -> System.out.println(e))
reduce 畳み込み演算 s.reduce(1, (n1, n2) -> n1 * n2)...
176
0から10まで出力したい
for (int i = 0; i <= 10; i++) {
System.out.println(i);
}
177
forEach[終端操作]
T->void[j.u.function.Consumer<T>#void accept(T)]
● forEach(T -> void)
– 各要素に引数で渡した処理を行なう
– s.forEach(t -...
178
0から10まで出力したい
for (int i = 0; i <= 10; i++) {
System.out.println(i);
}
IntStream.rangeClose(0, 10)
.forEach(i -> System...
179
0から10まで出力したい
for (int i = 0; i <= 10; i++) {
System.out.println(i);
}
IntStream.rangeClose(0, 10)
.forEach(System.out:...
180
0から10までの偶数を出力したい
for (int i = 0; i <= 10; i++) {
if (i % 2 == 0) {
System.out.println(i);
}
}
181
filter[中間操作]
● filter(T -> boolean)
– フィルタリング
– 各要素を引数に適用しtrueを返したもののみ残す
– s.filter(Objects::nonNull) // nullを除外
182
filter[中間操作]
T->boolean[j.u.function.Predicate<T>#boolean test(T)]
183
0から10までの偶数を出力したい
IntStream.rangeClose(0, 10)
.filter(i -> i % 2 == 0)
.forEach(System.out::println);
184
Personのリストから名前を出力
for (Person p : persons) {
System.out.println(p.getName());
}
185
map[中間操作]
● map(T -> R)
– 写像・変換
– 各要素を引数に適用した結果のStreamを作る
– personStream.map(p -> p.getName())
186
map[中間操作]
T -> R[java.util.function.Function<T, R>#R map(T)]
R
187
Personのリストから名前を出力
persons.stream()
.map(p -> p.getName())
.forEach(n -> System.out.println(n));
188
Personのリストから名前を出力
persons.stream()
.map(Person::getName)
.forEach(System.out::println);
189
Streamを横断するmap
Stream<T> IntStream
LongStream DoubleStream
#mapToObj
#mapToInt
#mapToLong
#mapToDouble
#mapToDouble
#m...
190
Personのリストから名前のリスト
List<String> names = new ArrayList<>();
for (Person p : persons) {
names.add(p.getName());
}
191
collect[終端処理]
● collect(Collector<T, R>)
● collect(() -> R, (R, T) -> void, (R, R) -> void)
– 集約処理を行なう
– stream.collec...
192
Personのリストから名前のリスト
persons.stream()
.map(Person::getName)
.collect(Collectors.toList())
193
Putting it together
学生のリスト(students)の内
2年生で
GPAが3.5以上ある学生の
学籍番号の
リストを生成する
194
Putting it together
List<StudentID> list = new ArrayList<>();
for (Student s : students) {
if (s.getGrade() == 2 &&
s....
195
Putting it together
学生のリスト(students)の内
2年生で
GPAが3.5以上ある学生の
学籍番号の
リストを生成する
196
Putting it together
students.stream()
2年生で
GPAが3.5以上ある学生の
学籍番号の
リストを生成する
197
Putting it together
students.stream()
.filter(s -> s.getGrade() == 2)
GPAが3.5以上ある学生の
学籍番号の
リストを生成する
198
Putting it together
students.stream()
.filter(s -> s.getGrade() == 2)
.filter(s -> s.getGPA() >= 3.5)
学籍番号の
リストを生成する
199
Putting it together
students.stream()
.filter(s -> s.getGrade() == 2)
.filter(s -> s.getGPA() >= 3.5)
.map(Student::ge...
200
Putting it together
students.stream()
.filter(s -> s.getGrade() == 2)
.filter(s -> s.getGPA() >= 3.5)
.map(Student::ge...
201
Putting it together
students.stream().parallel()
.filter(s -> s.getGrade() == 2)
.filter(s -> s.getGPA() >= 3.5)
.map(...
202
Project Lambdaまとめ
● もともとはマルチコア対応
● 結果としては汎用的な仕様に
– ラムダ式等
– コアライブラリ
● よりスマートなコードへ
203
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徹底解説!Project Lambdaのすべて リターンズ[祝Java8Launch #jjug]

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祝Java8Launchで発表させていただいた時の資料です.

最新のものはこちらです.
http://www.slideshare.net/bitter_fox/ss-35882498

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  • いろんな解説を見てきましたが、私は吉田さんのおかげで初めて「Java8って良いな」と思えました。
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  1. 1. 1 徹 底 解 説 ! Project Lambdaのすべて 2014/3/21 13:30-14:20 Java8Launch 吉田 真也(@bitter_fox) return
  2. 2. 2 Who are you? ● 吉田真也(@bitter_fox) ● 職業: 学生 – 立命館大学 情報理工学部 情報システム学科 – 二回生 – 立命館コンピュータクラブ(RCC) 執行委員長(代表) ● http://www.rcc.ritsumei.ac.jp/
  3. 3. 3 HashTag #JJUG
  4. 4. 4 JavaSE8
  5. 5. 5 JavaSE8 Revolution
  6. 6. 6 JavaSE8 Revolution JavaSE5以来 (2004年)
  7. 7. 7 JavaSE8 Revolution JavaSE5以来 (2004年) 10年 ぶり
  8. 8. 8 JavaSE8 Project Lambda Revolution JavaSE5以来 (2004年) 10年 ぶり
  9. 9. 9 Project Lambda ● 並列処理を容易に書ける様に増強 – ライブラリ – 言語 ● StreamAPI(!=IOStream)の導入 ● ラムダ式の導入
  10. 10. 10 Why Project Lambda?
  11. 11. 11 マルチコアCPU
  12. 12. 12 マルチコアCPU ● CPU(ハード)のパラダイムシフト – クロック数はそのまま コア(数)を増やす – 並列処理 ● ソフトウェアにもパラダイムシフト ● 並列プログラミングにしないと性能をフルに利用で きない – アムダールの法則
  13. 13. 13 アムダールの法則 90% 10% 90% 80% 20% 80% 5 % 1コア 1コア ∞コア 4コア 逐次処理 並列処理
  14. 14. 14 現代的なアーキテクチャ 少しでも多くの部分で並列処理
  15. 15. 15 並列処理ライブラリの歴史 – java.lang.Thread ● 扱いが難しかった/大きな粒度 ● JavaSE5(J2SE 5.0) – Concurrency Utilities(java.util.concurrent.*) ● 簡単化/大きな粒度 ● JavaSE7 – Fork/Join Framework ● 小さな粒度/やや難
  16. 16. 16 プロジェクト発足当時(JavaSE6〜JavaSE7) 小さな粒度向けのライブラリが無かった JavaSE7後 小さな粒度向けのライブラリがあるものの使いづらい
  17. 17. 17 マルチコアCPUの 台頭 マルチコアCPUコアライブラリ
  18. 18. 18 ライブラリでは不十分 new Runnable(){ public void run(){ // proc } } ● 処理を分けるだけで5行 ● いくらライブラリが良くても・・・ ● 言語的に解決する必要がある
  19. 19. 19 マルチコアCPUコアライブラリ ラムダ式・メソッド参照
  20. 20. 20 マルチコアCPUコアライブラリ ラムダ式・メソッド参照 実質的にfinal 型推論の強化 交差型キャスト
  21. 21. 21 ライブラリの増強 ● 一度公開されたインターフェース – 変更を加えにくい – メソッド追加 ● 具象クラスが追随する必要がある – 実装の提供
  22. 22. 22 マルチコアCPUコアライブラリ ラムダ式・メソッド参照 実質的にfinal 型推論の強化 交差型キャスト defaultメソッド
  23. 23. 23 マルチコアCPUコアライブラリ ラムダ式・メソッド参照 実質的にfinal 型推論の強化 交差型キャスト defaultメソッド stat. intf. メソッド
  24. 24. 24 マルチコアCPUコアライブラリ ラムダ式・メソッド参照 実質的にfinal 型推論の強化 交差型キャスト defaultメソッド stat. intf. メソッド ラムダ式・メソッド参照
  25. 25. 25 処理の分離のイディオム new Runnable() { public void run() { // } }
  26. 26. 26 処理の分離のイディオム new Runnable() { public void run() { // } } 実装するべきメソッドが一つ インターフェース
  27. 27. 27 ● 実装するべきメソッド(抽象メソッド)が一つ ● インターフェース – java.lang.Runnable – java.lang.Callable – java.nio.file.PathMatcher – java.awt.event.ActionListener – java.swing.event.ChangeListner – ...
  28. 28. 28 関数型インターフェース ● 実装するべきメソッド(抽象メソッド)が一つ ● インターフェース – java.lang.Runnable – java.lang.Callable – java.nio.file.PathMatcher – java.awt.event.ActionListener – java.swing.event.ChangeListner – ...
  29. 29. 29 関数型インターフェース ● 処理を分けるのに十分 ● ライブラリの多くで利用されている ● 実装&インスタンス化する構文としてラムダ式 – 匿名クラスに代わる構文
  30. 30. 30 関数型インターフェース? interface F { void f(); }
  31. 31. 31 関数型インターフェース? interface F { void f(); } ● Yes!
  32. 32. 32 関数型インターフェース? interface F { boolean equals(Object o); }
  33. 33. 33 関数型インターフェース? interface F { boolean equals(Object o); } ● No! ● equalsはObjectクラスで定義されている – インターフェースにおいて暗黙的なメソッド 抽象メソッドは0個
  34. 34. 34 関数型インターフェース? interface F { Object clone(); }
  35. 35. 35 関数型インターフェース? interface F { Object clone(); } ● Yes! ● cloneもObjectクラスで宣言されているが protected – Fではpublicで再宣言されている
  36. 36. 36 関数型インターフェース(JLS9.8) A functional interface is an interface that has just one abstract method, and thus represents a single function contract. (In some cases, this "single" method may take the form of multiple abstract methods with override-equivalent signatures (8.4.2) inherited from superinterfaces; in this case, the inherited methods logically represent a single method.) More precisely, for interface I, let M be the set of abstract methods that are members of I but that do not have the same signature as any public instance method of the class Object. Then I is a functional interface if there exists a method m in M for which the following conditions hold: The signature of m is a subsignature (8.4.2) of every method's signature in M. m is return-type-substitutable (8.4.5) for every method in M. In addition to the usual process of creating an interface instance by declaring (8.1) and instantiating (15.9) a class, instances of functional interfaces can be created with lambda expressions (15.27), method references (15.28), or constructor references. The function descriptor of a functional interface I is a method type (8.2) that can be used to legally override (8.4.8) the abstract method(s) of I. Let M be the set of abstract methods defined above for I. The descriptor of I consists of the following: Type parameters, formal parameters, and return types: Let m be a method in M with i) a signature that is a subsignature of every method's signature in M and ii) a return type that is a subtype of every method's return type in M (after adapting for any type parameters (8.4.4)); if no such method exists, then let m be a method in M that i) has a signature that is a subsignature of every method's signature in M and ii) is return-type-substitutable for every method in M. Then the descriptor's type parameters, formal parameter types, and return type are as given by m. Thrown types: The descriptor's thrown types are derived from the throws clauses of the methods in M. If the descriptor is generic, these clauses are first adapted to the type parameters of the descriptor (8.4.4); if the descriptor is not generic but at least one method in M is, these clauses are first erased. Then the descriptor's thrown types include every type, E, satisfying the following constraints: E is mentioned in one of the throws clauses. For each throws clause, E is a subtype of some type named in that clause. A functional interface type is one of the following: A functional interface A parameterization (4.5) of a functional interface An intersection (4.9) of interface types that meets the following criteria: Exactly one element of the intersection is a functional interface, or a parameterization of a functional interface. Let F be this interface. A notional interface, I, that extends all the interfaces in the intersection would be a functional interface. If any of the intersection elements is a parameterized type, then I is generic: for each element of the intersection that is a parameterized type J<A1...An>, let P1...Pn be the type parameters of J; then P1...Pn are also type parameters of I, and I extends the type J<P1...Pn>. The function descriptor of I is the same as the function descriptor of F. The function descriptor of a parameterized functional interface, F<A1...An>, where A1...An are type arguments (4.5.1), is derived as follows. Let P1...Pn be the type parameters of F; types T1...Tn are derived from the type arguments according to the following rules (for 1 ≤ i ≤ n): If Ai is a type, then Ti = Ai. If Ai is a upper-bounded wildcard ? extends Ui, then Ti = Ui. If Ai is a lower-bounded wildcard ? super Li, then Ti = Li. If Ai is an unbound wildcard ?, then if Pi has upper bound Bi that mentions none of P1...Pn, then Ti = Bi; otherwise, Ti = Object. If F<T1...Tn> is a well-formed type, then the descriptor of F<A1...An> is the result of applying substitution [P1:=T1, ..., Pn:=Tn] to the descriptor of interface F. Otherwise, the descriptor of F<A1...An> is undefined. The function descriptor of an intersection that is a functional interface type is the same as the function descriptor of the functional interface or parameterization of a functional interface that is an element of the intersection.
  37. 37. 37 関数型インターフェース(JLS9.8) A functional interface is an interface that has just one abstract method, and thus represents a single function contract. (In some cases, this "single" method may take the form of multiple abstract methods with override-equivalent signatures (8.4.2) inherited from superinterfaces; in this case, the inherited methods logically represent a single method.) More precisely, for interface I, let M be the set of abstract methods that are members of I but that do not have the same signature as any public instance method of the class Object. Then I is a functional interface if there exists a method m in M for which the following conditions hold: The signature of m is a subsignature (8.4.2) of every method's signature in M. m is return-type-substitutable (8.4.5) for every method in M. In addition to the usual process of creating an interface instance by declaring (8.1) and instantiating (15.9) a class, instances of functional interfaces can be created with lambda expressions (15.27), method references (15.28), or constructor references. The function descriptor of a functional interface I is a method type (8.2) that can be used to legally override (8.4.8) the abstract method(s) of I. Let M be the set of abstract methods defined above for I. The descriptor of I consists of the following: Type parameters, formal parameters, and return types: Let m be a method in M with i) a signature that is a subsignature of every method's signature in M and ii) a return type that is a subtype of every method's return type in M (after adapting for any type parameters (8.4.4)); if no such method exists, then let m be a method in M that i) has a signature that is a subsignature of every method's signature in M and ii) is return-type-substitutable for every method in M. Then the descriptor's type parameters, formal parameter types, and return type are as given by m. Thrown types: The descriptor's thrown types are derived from the throws clauses of the methods in M. If the descriptor is generic, these clauses are first adapted to the type parameters of the descriptor (8.4.4); if the descriptor is not generic but at least one method in M is, these clauses are first erased. Then the descriptor's thrown types include every type, E, satisfying the following constraints: E is mentioned in one of the throws clauses. For each throws clause, E is a subtype of some type named in that clause. A functional interface type is one of the following: A functional interface A parameterization (4.5) of a functional interface An intersection (4.9) of interface types that meets the following criteria: Exactly one element of the intersection is a functional interface, or a parameterization of a functional interface. Let F be this interface. A notional interface, I, that extends all the interfaces in the intersection would be a functional interface. If any of the intersection elements is a parameterized type, then I is generic: for each element of the intersection that is a parameterized type J<A1...An>, let P1...Pn be the type parameters of J; then P1...Pn are also type parameters of I, and I extends the type J<P1...Pn>. The function descriptor of I is the same as the function descriptor of F. The function descriptor of a parameterized functional interface, F<A1...An>, where A1...An are type arguments (4.5.1), is derived as follows. Let P1...Pn be the type parameters of F; types T1...Tn are derived from the type arguments according to the following rules (for 1 ≤ i ≤ n): If Ai is a type, then Ti = Ai. If Ai is a upper-bounded wildcard ? extends Ui, then Ti = Ui. If Ai is a lower-bounded wildcard ? super Li, then Ti = Li. If Ai is an unbound wildcard ?, then if Pi has upper bound Bi that mentions none of P1...Pn, then Ti = Bi; otherwise, Ti = Object. If F<T1...Tn> is a well-formed type, then the descriptor of F<A1...An> is the result of applying substitution [P1:=T1, ..., Pn:=Tn] to the descriptor of interface F. Otherwise, the descriptor of F<A1...An> is undefined. The function descriptor of an intersection that is a functional interface type is the same as the function descriptor of the functional interface or parameterization of a functional interface that is an element of the intersection. @ FunctionalInterface
  38. 38. 38 @FunctionalInterface ● 関数型インターフェースかどうか検査する – コンパイル時 @FunctionalInterface interface F { boolean equals(Object o); }
  39. 39. 39 @FunctionalInterface ● 関数型インターフェースかどうか検査する – コンパイル時 @FunctionalInterface interface F { boolean equals(Object o); } @FunctionalInterface ^ Fは機能インタフェースではありません インタフェース Fで抽象メソッドが見つかりません エラー1個
  40. 40. 40 匿名クラスからラムダ式へ this.addActionListener( new ActionListener(){ public void actionPerformed( ActionEvent ae) { // } })
  41. 41. 41 匿名クラスからラムダ式へ this.addActionListener( new ActionListener(){ public void actionPerformed( ActionEvent ae) { // } }) addActionListenerの引 数から推論できる
  42. 42. 42 匿名クラスからラムダ式へ this.addActionListener( new ActionListener(){ public void actionPerformed( ActionEvent ae) { // } }) 実装するべきメソッド も一意に定まる
  43. 43. 43 ラムダ式 this.addActionListener( (ActionEvent ae) -> { // }) ● (仮引数) -> {メソッド本体} ● (int n1, int n2) -> {return n1+n2;}
  44. 44. 44 ラムダ式 ● 関数型インターフェースをインスタンス化 ● (仮引数) -> {メソッド本体} – 型推論で型が決まる ● 関数型インターフェースのインスタンスが 予期される場面で利用可 – ターゲット型
  45. 45. 45 ターゲット型が曖昧な場合 Object o = () -> {}; ● () -> {}の型として – Objectが予期される – 関数型インターフェースが予期されない – 何を実装したらいいのかわからない
  46. 46. 46 ターゲット型が曖昧な場合 Object o = (Runnable)() -> {}; – キャストを用いる – Runnableが予期される – 実装するべきインターフェースが分かる
  47. 47. 47 ラムダ式の引数 this.addActionListener( (ActionEvent ae) -> { // })
  48. 48. 48 ラムダ式の引数 this.addActionListener( (ActionEvent ae) -> { // }) 引数の型も一意に定ま る
  49. 49. 49 ラムダ式の引数 this.addActionListener( (ae) -> { // }) ● 引数の型も省略可 ● (n1, n2) -> {return n1+n2;}
  50. 50. 50 ラムダ式の引数 this.addActionListener( (ae) -> { // }) 引数が一つで型が推論される 場合の()は不要
  51. 51. 51 ラムダ式の引数 this.addActionListener( ae -> { // }) ● 引数が一つで型が省略される場合()不要 ● n1 -> {return n1+5;}
  52. 52. 52 ラムダ式の引数と_ ● ラムダ式の引数としての_はコンパイルエラー this.addActionListener( _ -> {/**/} ); – 他の言語での_は特殊な意味 – 混乱を招かないように利用不可に – 将来の利用を見据え予約語に ● それ以外の_は警告に
  53. 53. 53 ラムダ式のメソッド本体 (int n) -> {return n + 5;} (n) -> {return n + 5;} n -> {return n + 5;}
  54. 54. 54 ラムダ式のメソッド本体 (int n) -> {return n + 5;} (n) -> {return n + 5;} n -> {return n + 5;} ● return文のみ場合,return等を省略できる (int n) -> n + 5 (n) -> n + 5 n -> n + 5
  55. 55. 55 ラムダ式のメソッド本体 (ActionEvent ae) -> {apply(ae);} (ae) -> {apply(ae);} ae -> {apply(ae);}
  56. 56. 56 ラムダ式のメソッド本体 (ActionEvent ae) -> {apply(ae);} (ae) -> {apply(ae);} ae -> {apply(ae);} ● 戻り値がvoidでも,{;}を省略できる場合がある (ActionEvent ae) -> apply(ae) (ae) -> apply(ae) ae -> apply(ae)
  57. 57. 57 ラムダ式==匿名クラス? ● 違います! – 匿名クラスのシンタックスシュガーではない ● 意味論も実装方法(OpenJDKの場合)も異なる – 主にスコーピング規則 – 同じ部分もある
  58. 58. 58 ラムダ式のスコーピング規則 1.ラムダ式内では外のスコープを引き継ぐ 2.常にアウタークラスのインスタンスを保持しない – 匿名クラスなどとは大きく違う 3.ローカル変数の参照はfinalな変数のみ – 匿名クラスと同様 – 注:実質的にfinal(後ほど説明)
  59. 59. 59 1.外のスコープを引き継ぐ class Main { void method() { Runnable r = () -> System.out.println(this); } }
  60. 60. 60 1.外のスコープを引き継ぐ class Main { void method() { Runnable r = () -> System.out.println(this); } } ● ラムダ式内のthis=エンクロージングクラス
  61. 61. 61 1.外のスコープを引き継ぐ class Main { void method(int n) { Runnable r = () -> {int n;}; } }
  62. 62. 62 1.外のスコープを引き継ぐ class Main { void method(int n) { Runnable r = () -> {int n;}; } } ● 多重定義 ● コンパイルエラー
  63. 63. 63 1.外のスコープを引き継ぐ class Main { void method(int n) { Function<Integer, Integer> f = n -> n + 5; } } ● 多重定義 ● コンパイルエラー
  64. 64. 64 2.アウタークラスへの参照 ● 匿名クラス – 常に保持 – メモリリークの危険性高 ● ラムダ式 – 必要に応じて保持
  65. 65. 65 2.アウタークラスへの参照 class Register { void register(Processer p) { p.add(new Func() { public int f(int n) {return n * n;} }); } }
  66. 66. 66 2.アウタークラスへの参照 class Register { void register(Processer p) { p.add(new Func() { public int f(int n) {return n * n;} }); } } Registerのインスタンスへの参照が残るRegisterのインスタンスへの参照が残る
  67. 67. 67 2.アウタークラスへの参照 class Register { void register(Processer p) { p.add(n -> n * n); } }
  68. 68. 68 2.アウタークラスへの参照 class Register { void register(Processer p) { p.add(n -> n * n); } } Registerのインスタンスは保持しない
  69. 69. 69 3.ローカル変数の参照 ● 匿名クラスと同様 – finalな変数(実質的にfinal(後述)含む) – 値の変更不可
  70. 70. 70 ラムダ式の利用例 p -> p.getName() s -> Integer.parseInt(s) o -> list.add(o) init -> new MyClass(init) n -> new int[n] ● 引数を受け流すパターン
  71. 71. 71 ラムダ式の利用例 p -> p.getName() s -> Integer.parseInt(s) o -> list.add(o) init -> new MyClass(init) n -> new int[n] ● 引数を受け流すパターン ● メソッド・コンストラクタ参照
  72. 72. 72 メソッド・コンストラクタ参照 p -> p.getName() s -> Integer.parseInt(s) o -> list.add(o) init -> new MyClass(init) n -> new int[n] ● クラス名等::メソッド or new Person::getName Integer::perseInt list::add MyClass::new int[]::new
  73. 73. 73 マルチコアCPUコアライブラリ ラムダ式・メソッド参照 実質的にfinal 型推論の強化 交差型キャスト defaultメソッド stat. intf. メソッド
  74. 74. 74 実質的にfinal(Effectively final) ● 匿名クラスやラムダ式で 実質的にfinalな変数への参照が可能に – コンパイラがfinal性を推論 ● 実質的にfinalな変数 – final修飾されていない変数 – final修飾されてもエラーにならない変数
  75. 75. 75 実質的にfinalの例 void method(final int n) { final String str = “HelloFinal” Runnable r = new Runnable() { public void run() { System.out.println(str + n); }}; }
  76. 76. 76 実質的にfinalの例 void method(int n) { String str = “HelloEffectivelyFinal” Runnable r = new Runnable() { public void run() { System.out.println(str + n); }}; }
  77. 77. 77 実質的にfinalの例 void method(int n) { String str = “HelloEffectivelyFinal” Runnable r = () -> System.out.println(str + n); }
  78. 78. 78 実質的にfinalでない例 void method(int n) { Runnable r = () -> System.out.println(n); n = 5; } ラムダ式から参照されるローカル変数は、 finalまたは事実上のfinalである必要があります Runnable r = () -> System.out.println(n);
  79. 79. 79 実質的にfinalでない例 void method(int n) { Runnable r = () -> n++; } ラムダ式から参照されるローカル変数は、 finalまたは事実上のfinalである必要があります Runnable r = () -> n++;
  80. 80. 80 マルチコアCPUコアライブラリ ラムダ式・メソッド参照 実質的にfinal 型推論の強化 複合型キャスト defaultメソッド stat. intf. メソッド
  81. 81. 81 型推論の強化 ● ターゲット型推論の強化 1.適用可能箇所の拡大 2.より正確な推論
  82. 82. 82 ターゲット型推論? ● ターゲット型に基づく型推論 ● JavaSE5(5.0)から存在 – メソッドジェネリクスの実型引数 – ダイアモンド演算子(JavaSE7)
  83. 83. 83 ターゲット型 ● ある式の型として予期される型のこと ● T t = expr; – exprのターゲット型はT
  84. 84. 84 ターゲット型が存在する文脈 ● 変数宣言・・・ int n = … ● 割り当て・・・ n = … ● return文・・・ return … ● 配列初期化子・・・new String[]{...} ● 実引数・・・method(...) ● 条件式 ?:・・・bool ? … : … ● キャスト式 ・・・(Target)... ● ラムダ式の本体・・・() -> … 例 exprのターゲット型 変数宣言 int n = expr 変数の型(int) 割り当て n = expr 変数の型(nの型) return文 return expr 戻り値の型 配列初期化子 new String[]{expr, ...} 配列の型(String) 実引数 m(expr, ...) 仮引数の型 条件式 cond ? expr : expr 透過された型 キャスト式 (String)expr String ラムダ式の本体 () -> expr 戻り値の型
  85. 85. 85 JavaSE7における適用可能箇所 メソッドジェネリクスの 実型引数 ダイアモンド演算子 変数宣言 ○ ○ 割り当て ○ ○ return文 ○ ○ 配列初期化子 ○ - 実引数 × × 条件式 × × キャスト式 ○ × ラムダ式の本体
  86. 86. 86 適用可能箇所の例(JavaSE7) List<Integer> l = new ArrayList<>(); new ArrayList<T>() new ArrayList<Integer>() ● ArrayList<T> <: List<Integer> – T =:= Integer
  87. 87. 87 適用不可能箇所の例(JavaSE7) ● 実引数におけるターゲット型推論 printStrings(new ArrayList<>()); – void printStrings(List<String> l)
  88. 88. 88 適用不可能箇所の例(JavaSE7) ● 実引数におけるターゲット型推論 printStrings(new ArrayList<Object>()); – void printStrings(List<String> l) ● コンパイルエラー – Objectと推論される
  89. 89. 89 適用不可能箇所の例(JavaSE7) ● 条件式におけるターゲット型推論 List<Integer> list = bool ? Collections.emptyList() : new ArrayList<>();
  90. 90. 90 適用不可能箇所の例(JavaSE7) ● 条件式におけるターゲット型推論 List<Integer> list = bool ? Collections.<Object>emptyList() : new ArrayList<Object>(); ● コンパイルエラー – Objectと推論される
  91. 91. 91 JavaSE8における適用可能箇所 メソッドジェネリクスの 実型引数 ダイアモンド演算子 変数宣言 ○ ○ 割り当て ○ ○ return文 ○ ○ 配列初期化子 ○ - 実引数 ○ ○ 条件式 ○ ○ キャスト式 ○ ×?bug?(3/19現在) ラムダ式の本体 ○ ○
  92. 92. 92 適用可能になった例(JavaSE8) ● 実引数におけるターゲット型推論 printStrings(new ArrayList<>()); – void printStrings(List<String> l)
  93. 93. 93 適用可能になった例(JavaSE8) ● 実引数におけるターゲット型推論 printStrings(new ArrayList<String>()); – void printStrings(List<String> l) ● 推論器が正しく働く – ターゲット型よりStringと推論される
  94. 94. 94 適用可能になった例(JavaSE8) ● 条件式におけるターゲット型推論 List<Integer> list = bool ? Collections.emptyList() : new ArrayList<>();
  95. 95. 95 適用可能になった例(JavaSE8) ● 条件式におけるターゲット型推論 List<Integer> list = bool ? Collections.<Integer>emptyList() : new ArrayList<Integer>(); ● 推論器が正しく働く – ターゲット型よりIntegerと推論される
  96. 96. 96 JavaSE8における適用可能箇所 ラムダ式・メソッド参照 変数宣言 ○ 割り当て ○ return文 ○ 配列初期化子 ○ 実引数 ○ 条件式 ○ キャスト式 ○ ラムダ式の本体 ○
  97. 97. 97 2.より正確な推論 ● 今までは簡易的な推論 ● しばしば不正確な推論によりコンパイルエラー – 複雑な場合
  98. 98. 98 JavaSE7以前の推論 1.実引数の式の型を優先 2.実引数がない場合はターゲット型
  99. 99. 99 ターゲット型推論が働く例 List<Number> list = Arrays.asList(); java.util.Arrays#<T> List<T> asList(T...) ● List<Number> =:= List<T> – T =:= Number
  100. 100. 100 不正確な推論の例(JavaSE7) List<Number> list = Arrays.asList(2, 5.5); java.util.Arrays#<T> List<T> asList(T...)
  101. 101. 101 不正確な推論の例(JavaSE7) List<Number> list = Arrays.<T>asList(2, 5.5); ● T<:Object, T :>Integer,T:>Double(実引数より) – T=:=Number & Comparable<...>
  102. 102. 102 不正確な推論の例(JavaSE7) List<Number> list = Arrays.<Number & Comparable<...>>asList(2, 5.5); ● コンパイルエラー – Number & Comparable<? extends Number & Comparable<?>>と推論される – List<Number & Comparable<...>>を List<Number>として代入
  103. 103. 103 JavaSE8以降の推論 ● 実引数の型とターゲット型を加味 – グラフ推論 – より正確な型推論へ
  104. 104. 104 先の例(JavaSE8の場合) List<Number> list = Arrays.asList(2, 5.5);
  105. 105. 105 先の例(JavaSE8の場合) List<Number> list = Arrays.<T>asList(2, 5.5); ● T<:Object, T :>Integer,T:>Double(実引数より) ● T=Number(ターゲット型より) – T=Number
  106. 106. 106 先の例(JavaSE8の場合) List<Number> list = Arrays.<Number>asList(2, 5.5); ● 正しく推論器が働く – Numberと推論される
  107. 107. 107 マルチコアCPUコアライブラリ ラムダ式・メソッド参照 実質的にfinal 型推論の強化 交差型キャスト defaultメソッド stat. intf. メソッド
  108. 108. 108 型キャスト キャスト式に交差型を
  109. 109. 109 交差型? ● Intersection Type ● JavaSE5(5.0)から存在 – ジェネリクスの型境界(@型仮引数) – <T extends Runnable & Cloneable> ● RunnableとCloneableを継承する任意の型T ● 型 & 型 & … & 型 – 一つ目は参照型 – 二つ目以降はインターフェース
  110. 110. 110 交差型キャスト ● (型 & 型 & … & 型)式 ● 主にラムダ式・メソッド参照と使用する
  111. 111. 111 もしも交差型キャストがなかったら ● SerializableでRunnableなインターフェース – 関数型インターフェース – ラムダ式でインスタンス化したい – インターフェースを定義する必要がある
  112. 112. 112 もしも交差型キャストがなかったら interface SRunnable implements Runnable, Serializeable {} sendRunnable((SRunnable) () -> {/* */});
  113. 113. 113 もしも交差型キャストがなかったら interface SRunnable implements Runnable, Serializeable {} sendRunnable((SRunnable) () -> {/* */});
  114. 114. 114 交差型キャスト+ラムダ式 sendRunnable((Runnable & Serializable) () -> {/* */}); ● 型合成される
  115. 115. 115 マルチコアCPUコアライブラリ ラムダ式・メソッド参照 実質的にfinal 型推論の強化 交差型キャスト defaultメソッド stat. intf. メソッド
  116. 116. 116 <interface> PublishedInterface +already() +exist() +methods()
  117. 117. 117 <interface> PublishedInterface +already() +exist() +methods() ReferenceImpl +already() +exist() +methods() AnotherImpl +already() +exist() +methods() UserImpl +already() +exist() +methods()
  118. 118. 118 <interface> PublishedInterface +already() +exist() +methods() +newMethod() ReferenceImpl +already() +exist() +methods() AnotherImpl +already() +exist() +methods() UserImpl +already() +exist() +methods()
  119. 119. 119 <interface> PublishedInterface +already() +exist() +methods() +newMethod() ReferenceImpl +already() +exist() +methods() AnotherImpl +already() +exist() +methods() UserImpl +already() +exist() +methods()
  120. 120. 120 インターフェースに拡張性を ● 新しいメソッドを加えても互換性を保つ ● デフォルトメソッド – デフォルトの実装を提供する – インターフェースに実装 – 実装が提供されない場合に使用される
  121. 121. 121 デフォルトメソッド interface Person { Sex getSex(); default boolean isMan() { return getSex() == Sex.MAN; } }
  122. 122. 122 デフォルトメソッド class PersonImpl implements Person { public Sex getSex() {/*...*/} // isManへの実装はなくてもOK // Person#isManが使われる }
  123. 123. 123 デフォルトメソッド class PersonImpl implements Person { public Sex getSex() {/*...*/} public boolean isMan() {/*...*/} } ● オーバーライド可
  124. 124. 124 デフォルトメソッド ● default修飾子 ● publicメソッドとなる – 既存のインターフェースメソッドと同様 ● strictfp修飾のみ可 ● 具象クラスで実装が提供されなくても無問題 ● 拡張性を実現できた – 新たな問題が・・・
  125. 125. 125 実装の多重継承問題
  126. 126. 126 多重継承 class BasicPerson { public boolean isMan() {/*...*/} } class ComplexPerson extends BasicPerson implements Person { public Sex getSex() {/*...*/} }
  127. 127. 127 多重継承 BasicPerson #isMan Person #isMan ComplexPerson #isMan
  128. 128. 128 “Class always win”
  129. 129. 129 クラスで定義された実装が 常に勝つ
  130. 130. 130 Class always win class BasicPerson { public boolean isMan() {/*...*/} } class ComplexPerson extends BasicPerson implements Person { public Sex getSex() {/*...*/} } ● BasicPerson#isManが使われる – “Class always win”
  131. 131. 131 親インターフェースの呼び出し class ComplexPerson extends BasicPerson implements Person { public Sex getSex() {/*...*/} public boolean isMan() { return Person.super.isMan(); } } ● インターフェース名.super.メソッド名(...)
  132. 132. 132 クラスを介さない多重継承 interface Base1 {default void m() {}}
  133. 133. 133 クラスを介さない多重継承 interface Base1 {default void m() {}} interface Base2 {default void m() {}}
  134. 134. 134 クラスを介さない多重継承 interface Base1 {default void m() {}} interface Base2 {default void m() {}} interface ExBase extends Base1, Base2 {}
  135. 135. 135 多重継承 Base1#m Base2#m ExBase#m
  136. 136. 136 クラスを介さない多重継承 interface ExBase extends Base1, Base2 {} ● コンパイルエラー – オーバーライドして選択
  137. 137. 137 クラスを介さない多重継承 interface ExBase extends Base1, Base2 { default void m() { Base1.super.m(); } }
  138. 138. 144 多重継承は怖くない!! ● 大原則1:Class always win – クラスで定義された実装が常に勝つ ● 大原則2:いつでもオーバーライドできる – 親クラスでfinal修飾されてたら別 – インターフェースの実装を呼べる
  139. 139. 145 Objectメソッドのデフォルトメソッド ● Objectで定義されたpublicメソッド – そもそもデフォルトの実装 ● Objectのpublicメソッドのデフォルトメソッドは不可 – interface I {default String toString() {/* */}} – コンパイルエラー
  140. 140. 147 マルチコアCPUコアライブラリ ラムダ式・メソッド参照 実質的にfinal 型推論の強化 交差型キャスト defaultメソッド stat. intf. メソッド
  141. 141. 148 staticインターフェースメソッド ● staticなインターフェースメソッド ● 常にpublic修飾 – 他のインターフェースのメソッドと同様 ● strictfp修飾可 – デフォルト実装と同様
  142. 142. 149 staticインターフェースメソッドの例 interface Example { static void method() {/* */} }
  143. 143. 150 staticインターフェースメソッドの例 interface Example { static strictfp void method() {/* */} } ● strictfp修飾可
  144. 144. 151 staticインターフェースメソッドの継承 ● 継承されない – クラスメソッドと大きく違う interface Example2 extends Example {} Example2.method()はコンパイルエラー
  145. 145. 152 Interesting Example ● publicでstaticなメソッド – 人生で最初に書いたメソッド
  146. 146. 153 Interesting Example ● publicでstaticなメソッド – 人生で最初に書いたメソッド public static void main( String[] args)
  147. 147. 154 main in Interface interface EntryPoint { public static void main(String[] args) { /* ... */ } } ● 正しく動く
  148. 148. 155 マルチコアCPUコアライブラリ ラムダ式・メソッド参照 実質的にfinal 型推論の強化 交差型キャスト defaultメソッド stat. intf. メソッド
  149. 149. 156 Library Enhancements StreamAPI IO/NIOJCF Optional And More...
  150. 150. 157 Library Enhancements StreamAPI IO/NIOJCF Optional And More...
  151. 151. 158 No more 外部イテレーション ● 外部イテレーションは並列化困難 ● 内部イテレーションベースのライブラリへ – 並列化が容易に
  152. 152. 159 外部イテレーション ● イテレーションが外にさらされている – for,while文 for (Student s : students) { }
  153. 153. 160 内部イテレーションライブラリ StreamAPI
  154. 154. 161 StreamAPI ● java.util.stream. Stream/IntStream/LongStream/DoubleStream – ソースから生成される – 中間操作と終端操作でデータを弄る – 並列化が容易
  155. 155. 162 Collection 配列 BufferReader etc... Stream IntStream LongStream DoubleStream 中間操作 終端操作 j.u.stream.*Source
  156. 156. 163 Collection 配列 BufferReader etc... Stream IntStream LongStream DoubleStream 中間操作 終端操作 j.u.stream.*Source
  157. 157. 164 Make Streams ソース メソッド 使用例 Collection Collection#stream list.stream() 配列 Arrays#stream Arrays.stream(args) BufferedReader BufferedReader#lines br.lines() n〜m-1までの数値 IntStream#range IntStream.range(n, m) n〜mまでの数値 IntStream#rangeClosed IntStream.rangeClosed(n, m) 任意の要素 Stream#of Stream.of(“J”, “a”, “v”, “a”)
  158. 158. 165 Collection 配列 BufferReader etc... Stream IntStream LongStream DoubleStream 中間操作 終端操作 j.u.stream.*Source
  159. 159. 166 java.util.stream. StreamAPI 要素の型 Stream<T> T(参照型) IntStream int(プリミティブ型) LongStream long(プリミティブ型) DoubleStream double(プリミティブ型)
  160. 160. 168 2 types of Stream Sequential Stream Parallel Stream
  161. 161. 169 Change the type of Stream Sequential Stream Parallel Stream parallel() sequential()
  162. 162. 170 Collection 配列 BufferReader etc... Stream IntStream LongStream DoubleStream 中間操作 終端操作 j.u.stream.*Source
  163. 163. 171 中間操作? ● filterやmapなど – Streamを返すメソッド ● 終端操作が行われるまで処理されない – 遅延される
  164. 164. 172 主要な中間操作 メソッド名 概要 使用例 filter フィルタリング s.filter(n -> n % 2 == 0) map 写像・変換 s.map(p -> p.getName()) flatMap 写像・変換&平坦化 s.flatMap(room -> room.getPersons().stream()) distinct 同一の要素を除外 s.distinct() sorted 並び替え s.sorted((p1, p2) -> compare(p1.age, p2.age)) peek デバッグ向け forEach s.peek(e -> System.out.println(e)) limit 要素数制限 s.limit(5) skip 読み飛ばす s.skip(5)
  165. 165. 173 Collection 配列 BufferReader etc... Stream IntStream LongStream DoubleStream 非終端操作 終端操作 j.u.stream.*Source
  166. 166. 174 終端操作? ● forEachやreduceやcollectなど – Streamを返さないメソッド ● 遅延されていた中間操作を確定
  167. 167. 175 主要な終端操作 メソッド名 概要 使用例 forEach 反復処理 s.forEach(e -> System.out.println(e)) reduce 畳み込み演算 s.reduce(1, (n1, n2) -> n1 * n2) collect 集約化 s.collect(Collectors.toList()) toArray 配列化 s.toArray(String[]::new) min/max 最小値/最大値 s.min(String::compareToIgnoreCase) count 要素数 s.count()
  168. 168. 176 0から10まで出力したい for (int i = 0; i <= 10; i++) { System.out.println(i); }
  169. 169. 177 forEach[終端操作] T->void[j.u.function.Consumer<T>#void accept(T)] ● forEach(T -> void) – 各要素に引数で渡した処理を行なう – s.forEach(t -> {/**/});
  170. 170. 178 0から10まで出力したい for (int i = 0; i <= 10; i++) { System.out.println(i); } IntStream.rangeClose(0, 10) .forEach(i -> System.out.println(i));
  171. 171. 179 0から10まで出力したい for (int i = 0; i <= 10; i++) { System.out.println(i); } IntStream.rangeClose(0, 10) .forEach(System.out::println);
  172. 172. 180 0から10までの偶数を出力したい for (int i = 0; i <= 10; i++) { if (i % 2 == 0) { System.out.println(i); } }
  173. 173. 181 filter[中間操作] ● filter(T -> boolean) – フィルタリング – 各要素を引数に適用しtrueを返したもののみ残す – s.filter(Objects::nonNull) // nullを除外
  174. 174. 182 filter[中間操作] T->boolean[j.u.function.Predicate<T>#boolean test(T)]
  175. 175. 183 0から10までの偶数を出力したい IntStream.rangeClose(0, 10) .filter(i -> i % 2 == 0) .forEach(System.out::println);
  176. 176. 184 Personのリストから名前を出力 for (Person p : persons) { System.out.println(p.getName()); }
  177. 177. 185 map[中間操作] ● map(T -> R) – 写像・変換 – 各要素を引数に適用した結果のStreamを作る – personStream.map(p -> p.getName())
  178. 178. 186 map[中間操作] T -> R[java.util.function.Function<T, R>#R map(T)] R
  179. 179. 187 Personのリストから名前を出力 persons.stream() .map(p -> p.getName()) .forEach(n -> System.out.println(n));
  180. 180. 188 Personのリストから名前を出力 persons.stream() .map(Person::getName) .forEach(System.out::println);
  181. 181. 189 Streamを横断するmap Stream<T> IntStream LongStream DoubleStream #mapToObj #mapToInt #mapToLong #mapToDouble #mapToDouble #mapToLong #mapToInt
  182. 182. 190 Personのリストから名前のリスト List<String> names = new ArrayList<>(); for (Person p : persons) { names.add(p.getName()); }
  183. 183. 191 collect[終端処理] ● collect(Collector<T, R>) ● collect(() -> R, (R, T) -> void, (R, R) -> void) – 集約処理を行なう – stream.collect(Collectors.toList()) – strings.collect(StringBuilder::new, StringBuilder::apped, StringBuilder::apped)
  184. 184. 192 Personのリストから名前のリスト persons.stream() .map(Person::getName) .collect(Collectors.toList())
  185. 185. 193 Putting it together 学生のリスト(students)の内 2年生で GPAが3.5以上ある学生の 学籍番号の リストを生成する
  186. 186. 194 Putting it together List<StudentID> list = new ArrayList<>(); for (Student s : students) { if (s.getGrade() == 2 && s.getGPA() >= 3.5) { list.add(s.getID()); } }
  187. 187. 195 Putting it together 学生のリスト(students)の内 2年生で GPAが3.5以上ある学生の 学籍番号の リストを生成する
  188. 188. 196 Putting it together students.stream() 2年生で GPAが3.5以上ある学生の 学籍番号の リストを生成する
  189. 189. 197 Putting it together students.stream() .filter(s -> s.getGrade() == 2) GPAが3.5以上ある学生の 学籍番号の リストを生成する
  190. 190. 198 Putting it together students.stream() .filter(s -> s.getGrade() == 2) .filter(s -> s.getGPA() >= 3.5) 学籍番号の リストを生成する
  191. 191. 199 Putting it together students.stream() .filter(s -> s.getGrade() == 2) .filter(s -> s.getGPA() >= 3.5) .map(Student::getID) リストを生成する
  192. 192. 200 Putting it together students.stream() .filter(s -> s.getGrade() == 2) .filter(s -> s.getGPA() >= 3.5) .map(Student::getID) .collect(Collectors.toList())
  193. 193. 201 Putting it together students.stream().parallel() .filter(s -> s.getGrade() == 2) .filter(s -> s.getGPA() >= 3.5) .map(Student::getID) .collect(Collectors.toList())
  194. 194. 202 Project Lambdaまとめ ● もともとはマルチコア対応 ● 結果としては汎用的な仕様に – ラムダ式等 – コアライブラリ ● よりスマートなコードへ
  195. 195. 203 Thank you for your listening Enjoy JavaSE8
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