コレクションフレームワーク関連セッション（JavaOne & Devoxx報告会 2022 発表資料）

© 2022 NTT DATA Corporation
コレクションフレームワーク関連セッション
JavaOne & Devoxx報告会 2022
株式会社NTTデータ阪田浩一
2022年11月11日
• 想定視聴者： Javaのコレクションフレームワークのクラスを使ったことがあればどなたもOK！

© 2022 NTT DATA Corporation 2
自己紹介
• 株式会社NTTデータ所属
• JVMがとにかく好き
• JavaOne 2015から毎回参加
• Javaチャンピオン
• OpenJDK Author
• 通算パッチ 10数個
• Oracle ACE Pro (Java分野)
Koichi Sakata
阪田浩一
jyukutyo

このセッションで話すこと
 コレクションフレームワークが関係する2セッション

このセッションで話すこと
 コレクションフレームワークが関係する2セッション
• Sequenced Collections [LRN1422]
• The Sincerest Form of Flattery [LRN1426]

Sequenced Collections
[LRN1422]

JEP 431: Sequenced Collections
 https://openjdk.org/jeps/431
 順序ありのコレクションを定義するインタフェースを追加する

 APIを2つ追加する
• コレクションの最初、最後の要素を取得する統一的なAPI
• 順序を逆にする統一的なAPI

 APIを2つ追加する
• コレクションの最初、最後の要素を取得する統一的なAPI
• 順序を逆にする統一的なAPI
 このJEPはCandidateステータスのため
ドラフト実装をもとにディスカッション中
• https://github.com/openjdk/jdk/pull/7387

スピーカー
 Stuart Marksさん
 Oracle社の方
 このJEP 431のオーナー
 IDEでのコードを使った説明のみのためスライドはなし
• 記憶に加え JEPの記述とドラフトPRのコードを元にレポートします

コレクションフレームワークの課題
 順序ありコレクションとしてListとDequeがあるが
共通のインタフェースはCollectionで順序なしになる
 順序ありのコレクションを表すのにこの2つは具体的過ぎる

 Setを例に挙げると SetとHashSetは順序なし
LinkedHashSetとSortedSetは順序あり
使いづらいわかりづらい
加えてunmodifiableSet()すると順序は失われる

 Setを例に挙げると SetとHashSetは順序なし
LinkedHashSetとSortedSetは順序あり
使いづらいわかりづらい
加えてunmodifiableSet()すると順序は失われる
 最初と最後の要素を取得する操作に統一性がない
 降順（逆順）で反復する操作に統一性がない

最初と最後の要素を取得する操作に統一性がない
型最初の要素取得最後の要素取得
List list.get(0) list.get(list.size()- 1)
Deque deque.getFirst() deque.getLast()
SortedSet sortedSet.first() sortedSet.last()
LinkedHashSet
linkedHashSet.iterator()
.next()
なし

降順で反復する操作に統一性がない
// NavigableSetだとdescendingSet()で降順のビューを取得できる
for (var e : navSet.descendingSet())
process(e);
// Dequeは降順イテレータが使える
for (var it = deque.descendingIterator(); it.hasNext();) {
var e = it.next();
process(e);
}
// ListだとListIteratorを使う
for (var it = list.listIterator(list.size()); it.hasPrevious();) {
var e = it.previous();
process(e);
}
// LinkedHashSetだと他のコレクションクラスにコピーするしかない

降順で反復する操作に統一性がない
// NavigableSetだとdescendingSet()で降順のビューを取得できる
for (var e : navSet.descendingSet())
process(e);
// Dequeは降順イテレータが使える
for (var it = deque.descendingIterator(); it.hasNext();) {
var e = it.next();
process(e);
}
// ListだとListIteratorを使う
for (var it = list.listIterator(list.size()); it.hasPrevious();) {
var e = it.previous();
process(e);
}
// LinkedHashSetだと他のコレクションクラスにコピーするしかない
加えてSetが返ってくるから
stream()を呼んで
Stream APIを使うことも
IteratorからStream取得は
Spliteratorsに渡して…
と手間がかかる

新しいインタフェースの導入
https://openjdk.org/jeps/431

SequencedCollectionインタフェース
interface SequencedCollection<E> extends Collection<E> {
// 新規追加メソッド
SequencedCollection<E> reversed();
// Dequeから昇格したメソッド
void addFirst(E);
void addLast(E);
E getFirst();
E getLast();
E removeFirst();
E removeLast();
}
set.reversed().stream()
とできる

SequencedSetインタフェース
interface SequencedSet<E> extends Set<E>, SequencedCollection<E> {
SequencedSet<E> reversed();
}
// 比較のためSequencedCollectionインタフェースを再掲
interface SequencedCollection<E> extends Collection<E> {
SequencedCollection<E> reversed();
}
共変戻り値でオーバーライド
している

SequencedMapインタフェース
interface SequencedMap<K,V> extends Map<K,V> {
// 新規追加メソッド
SequencedMap<K,V> reversed();
SequencedSet<K> sequencedKeySet();
SequencedCollection<V> sequencedValues();
SequencedSet<Entry<K,V>> sequencedEntrySet();
V putFirst(K, V);
V putLast(K, V);
// SortedMapとNavigableMapから昇格したメソッド
Entry<K, V> firstEntry();
Entry<K, V> lastEntry();
K firstKey();
K lastKey();
Entry<K, V> pollFirstEntry();
Entry<K, V> pollLastEntry();
}

Collectionsクラスへの追加メソッド
 static <T> SequencedCollection<T>
unmodifiableSequencedCollection(SequencedCollection<? extends T> c)
 static <T> SequencedSet<T>
unmodifiableSequencedSet(SequencedSet<? extends T> s)
 static <K,V> SequencedMap<K,V>
unmodifiableSequencedMap(SequencedMap<? extends K, ? extends V> m)
 戻り値の実際の型はUnmodifiableSequenced[Collection|Set|Map]となる

ビルドすれば実際に試せます

SequencedCollection#reversed()
 戻り値は降順に並び替えた新しいコレクションではない
 ReverseOrder...Viewクラスのインスタンスを返す
• ReverseOrderListView、ReverseOrderSortedSetViewなど
• 元のコレクションを内部に保持し各操作を降順で扱う

 戻り値は降順に並び替えた新しいコレクションではない
• ReverseOrderListView、ReverseOrderSortedSetViewなど
// 一部抜粋
class ReverseOrderListView<E> implements List<E> {
final List<E> base;
public E get(int i) {
return base.get(base.size() - i - 1);
}
...
}

• よって元のコレクション降順のコレクションどちらかを変更しても
両方とも変更したコレクションとなる
// 一部抜粋
class ReverseOrderListView<E> implements List<E> {
final List<E> base;
public E get(int i) {
return base.get(base.size() - i - 1);
}
...
}

セッションの感想
 現状はたしかに不便一貫性がないと気づいた
• Javaに慣れきってこうした側面が見えていない自分が見えた

The Sincerest Form of Flattery
[LRN1426]

スピーカー
 Maurice Naftalinさん
 Javaチャンピオン
 『Java Generics and Collections』（2006）の共著者
 パターンマッチの部分のみJose Paumardさん

セッションタイトルの謎
The Sincerest Form of Flattery
（日本語訳）もっとも誠実なお世辞

セッションの内容
Javaが関数型言語から学び追加した機能について
Scalaと比較しながら確認する

タイトルと内容がどう関連するのかわからなかった
タイトル: The Sincerest Form of Flattery
（日本語訳）もっとも誠実なお世辞
内容: Javaが関数型言語から学び追加した機能について
Scalaと比較しながら確認する

有名な文章の一部
“Imitation is the sincerest form of flattery that
mediocrity can pay to greatness.”
（日本語訳）模倣は凡人が偉大さに対して送ることができる
もっとも誠実なお世辞である
― オスカー・ワイルド

セッションタイトルの謎解き
意地悪な視点でタイトルと内容を照合すると
凡庸な言語であるJavaによる
先を行っている言語としての関数型（Scala）の機能の
模倣についてのセッション

関数型言語のエレガントで数学的にも正しい機能
 高階関数
• Lisp 1958年
 パラメータ多相
• ML 1975年
 パターンマッチ
• Caml 1985年
ただし実用的と言えないところもあった

Pizza言語
Javaにこの3つの機能を加えたプログラミング言語
 高階関数
https://pizzacompiler.sourceforge.net/

Pizzaコードでのパラメータ多相
class StoreSomething<A> {
A something;
StoreSomething(A something) {
this.something = something;
}
A get() {
return something;
}
}
interface Set<A implements Comparable> {
boolean contains(A x);
Set<A> include(A x);
}

1997年ごろ
https://dl.acm.org/doi/10.1145/263699.263715

https://www.oreilly.com/library/view/java-generics-and/0596527756/

PizzaからJavaのジェネリクスへ
Pizza
(1997)
GJ: Generic
Java
(1998)
Java 5
(2004)
Scala
(2003)
https://homepages.inf.ed.ac.uk/wadler/gj/Documents/gj-tutorial.pdf

GJからJava 5のジェネリクスへ
 GJの時点でジェネリクスのほぼすべての機能があった
• ワイルドカードを除く
 1998年からJava 5の2004年まで
なぜ6年かかったかは不明？とのこと
• ワイルドカードの実装追加していたにせよ長い？
http://www.bracha.org/wildcards.pdf

ScalaとJavaでの取り組み方の違い
 高階関数
• Scalaはこれらの機能を一気に入れた（後方互換不要なのもある）
• Javaは1つずつ入れている（後方互換性を保ちつつ）
- 2004年にジェネリクス
- 2014年にラムダ式
- パターンマッチは追加中

セッション後半はそれぞれの詳細
 ジェネリクス
• erasure イレージャ
• variance（変性）: 共変や反変
• Scalaの場合
 ラムダ式
• Javaで型システムを変更せずに関数を取り込むには
• Scalaの場合
• パターンとは
• Scalaの場合

本セッションでは時間のため1つだけ紹介
 ジェネリクス
• erasure イレージャ
• variance（変性）: 共変や反変
• Scalaの場合
 ラムダ式
• Javaで型システムを変更せずに関数を取り込むには
• Scalaの場合
• パターンとは
• Scalaの場合
ビギナーの方向けの
内容です

Javaの配列は共変
// Arrays.sort(Object[] a)を考える
Integer[] a = { 1, 2, 3 };
Arrays.sort(a);
String[] b = { "Alice", "Bob", "Carol" };
Arrays.sort(b);
// Integer配列型もString配列型もObject配列型のサブタイプ

配列を共変にした結果

ジェネリクスの設計方針
 List<Integer>はList<Number>のサブタイプではない

 境界型パラメータで共変サブタイピングを実現

 ワイルドカードで反変サプタイピングを実現
• List<? super Number>はList<Number>のスーパータイプ
混乱した方は
Effective Java 第3版
項目31を読んでみましょう

Scalaの場合
 変位指定アノテーションがある
• [+A] [-A] [A]
 たとえばScalaのリストはList[+A]で共変である
abstract class Animal {
def name: String
}
case class Cat(name: String) extends Animal
case class Dog(name: String) extends Animal
val cats: List[Cat] = List(Cat("Alice"), Cat("Bob"))
val animals: List[Animal] = cats // OK

セッションの感想
 各機能の意味や使用方法は知っていても
歴史的経緯はあまり知らなかったので興味深かった
 ジェネリクスについて機能面には習熟していても
そのバックボーンについては知らないことが多いと気づいた

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