第一回社内 Scala 勉強会（一部抜粋）

Scala の言語機能
 ここからが本番です
 全ての言語機能について語るのは無理
 本が書けるよ（多分上下巻）！
 Scala で何ができるようになるか、を重点した
 つもり…

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Scala の言語機能 – 型に対する制約
 Java の場合
 Nominal Subtyping
 あるクラスと派生クラスの関係に基づく制約
public class Duck { … }
public class UglyDuck extends Duck { … }
public class DuckBreeder<T extends Duck> { … }


 Java の場合
 あるクラスと派生クラスの関係に基づく制約
 予め継承している必要がある
public class Duck { … }
public class UglyDuck extends Duck { … }
public class DuckBreeder<T extends Duck> { … }


 Scala の場合
 勿論 Scala にもある
class Duck { … }
class UglyDuck extends Duck { … }
class DuckBreeder[T <: Duck] { … }


 Java の場合
 あるクラスとその派生型のみを許容
 予め継承している必要がある
 問題点:機能を備えていても、継承していないとダメ

public static boolean genericIsEmpty<T extends ???>(T t) {
return t.isEmpty();
}
// String も List も isEmpty を持ってはいるが…
genericIsEmpty(“”);
genericIsEmpty(new ArrayList());


 Scala の場合
 Structural Subtyping
 クラスの構造に基づく制約
 必要な機能を備えてさえいれば、継承関係は必要ない
type HasIsEmpty = { def isEmpty(): Boolean }
def genericIsEmpty[T <: HasIsEmpty](t: T) = t.isEmpty()
genericIsEmpty(“”)
genericIsEmpty(new java.util.ArrayList())


 Scala の場合
 実は名前をつける必要も制約にする必要もない
def genericIsEmpty(v: { def isEmpty(): Boolean }) = v.isEmpty()
genericIsEmpty(“”)
genericIsEmpty(new java.util.ArrayList())


 Scala の場合
 実装にはリフレクションが使われているので注意
 通常のメソッド呼び出しに比べると遙かに遅い
 メソッドキャッシュもあるし、そこまで気にしなくてもいいけれど…
 分割コンパイルの実現のために仕方なくこうなっている


 Java の場合
 機能を備えていないが、定義することができる場合
 問題点:制約がどうのこうの以前の問題だ…
public static char genericHead<T extends ???>(T t) {
return t.head();
}
genericHead(“akari”);


 Java の場合
 解決:Adapter pattern(GoF) を利用する
public interface Headable { char head(); }
public class StringHeadableAdapter implements Headable {
private String str;
public StringHeadable(String str) { this.str = str; }
@Override
public char head() { return str.charAt(0); }
}


 Java の場合
 解決:Adapter pattern(GoF) を利用する
 問題点:一々 Adapter 通すのが面倒…
public static char genericHead<T extends Headable>(T t) {
return t.head();
}
genericHead(new StringHeadableAdapter(“akari”));


 Scala の場合
 Implicit Conversions により機能を備えた型に変換
 Implicit と修飾された引数を一つ取る関数により定義
trait Headable { def head(): Char }
class StringHeadable(str: String) extends Headable {
def head() = str.charAt(0)
}
implicit def stringIsHeadable(str: String) =
new StringHeadable(str)


 Scala の場合
 View Bounds と呼ばれる型制約が利用可能
// T から Headable へ暗黙に変換可能なことを要求
def genericHead[T <% Headable](t: T) = t.head()


 Scala の場合
 View Bounds と呼ばれる型制約が利用可能
 変換は暗黙に行われる
 Java の問題点を解決

 明示的に変換することもできる

genericHead(“akari”)
genericHead(stringIsHeadable(“akari”))
genericHead(new StringHeadable(“akari”))


 Pimp My Library (pattern)
 Implicit Conversions による機能追加の名称
 Scala 標準ライブラリでも普通に使われている
 Scala の String は java.lang.String
 でも何故か何もしなくても head メソッドが呼べてしまう
 予めリッチな型への暗黙変換が定義されているため

 他にも色々
 RichXXX とか WrappedXXX とか XXXOps とか


 Pimp My Library と他言語の機能の比較
 Ruby の Open Classes
 グローバルに影響してしまう
 Scala なら import によりコントロール可能
 メソッドが「本当に」追加される（善し悪しは兎も角）
 動的型付きなので型制約に関しては特になし
 C# の Exntension Methods
 単なる Syntax Sugar に過ぎない
 よって、拡張したクラスが満たすことのできる制約は増えない


 Implicit Conversions の弱点
 定義が面倒なことがある
 2.10 で導入される Implicit Classes である程度解決
 変換の度に中間オブジェクトが生成される
 2.10 で導入される Value Classes で解決
 C# の Extension Methods とほとんど同じ
 暗黙に行われるため、コードが追いづらい
 Eclipse, IntelliJ IDEA なら変換箇所はハイライトされる
 頑張れ



ちょっと戻る


 Java の場合
 解決:Adapter pattern をちょっと変形して利用
 何を扱う Adapter なのかを型パラメタを取ることで分かるように
public interface Headable<T> { char head(T t); }
public class StringHeadable implements Headable<String> {
@Override
public char head(String str) { return str.charAt(0); }
}


 Java の場合
 解決:Adapter pattern をちょっと変形して利用
 問題点:やっぱり面倒…
 型情報から何とかして適切な Adapter を選択できないか？

public static char genericHead<T>(T t, Headable<T> ev) {
return ev.head(t);
}
genericHead(“akari”, new StringHeadable());


 Scala の場合
 Implicit Patameter により機能を備えた値を要求
 値は「型に基づいて」自動的に探索される（詳細は後述）
 Adapter Pattern をちょっと変形したのはこれのため

 Java の問題点解決！

def genericHead[T](T t)(implicit ev: Headable[T]) = {
ev.head(t)
}
genericHead(“akari”) // ev は適切な値が見つかれば自動的に渡される


 Scala の場合
 Context Bounds と呼ばれる型制約も利用可能
 直接は使わないが、必要とするメソッドを呼ぶとき等に

// Headable[T] が暗黙に定義されていることを要求
def genericHeadAsString[T : Headable](T t) = {
genericHead(t).toString
}


 Scala の場合
 implicit と修飾された val, var, def, object が対象
 var はやめておきましょうね…

trait Headable[T] { def head(t: T): Char }
implicit object stringHeadable extends Headable[String] {
def head(str: String) = str.charAt(0)
}


 Scala の Implicit Parameters
 引数の候補はどこから選ばれる？
 メソッドの利用箇所から見える定義群と（自明）
 要求されている型のコンパニオンオブジェクト内から
 複数見つかった場合は？
 最も定義場所の近い物が優先される
 同じ名前空間で複数見つかった場合はエラー


 コンパニオンオブジェクトとは？
 クラスと同名のオブジェクト
 User オブジェクトはコンパニオンオブジェクト
 ここではこれ以上は触れません
class User(name: String, age: Int)
object User {
…
}



＿人人人人人人人人人人＿
＞突然の Type Classes ＜
￣Y^Y^Y^Y^Y^Y^Y^Y￣


 Scala の Implicit Parameters
 実は Type Classes を実現するための言語機能
 これまでのコードは下の Haskell コードと完全に一致
 完全に一致、分かりましたですね？
class Headable a where
head :: a -> Char

instance Headable String where
head str = str !! 0

headAsString :: Headable a => a -> String
headAsString a = show (head a)


 Type Classes
 Functor, Applicative, Monad …
 じゃない！！
 モナモナするためだけのものではない
 Type Classes = 型に機能を外から与える仕組み
 あれ…なんだかデジャブ？
 Implicit Conversions と Implicit Parameters って似てる？
 実は Implicit Conversions も似たような物

 手前味噌ですが参考

 より詳細な話は今回はしません

 標準ライブラリにおける Type Classes の実例
 scala.reflect.ClassManifest
 ClassManifest[T] は T の型情報を扱う
 配列の生成時によく使われる
 scala.collection.generic.CanBuildFrom
 CanBuildFrom[From, Elem, To] 三つも型パラメタが！
 From というコレクションから
 Elem を要素とする
 To というコレクションを生成する
 ための Builder[Elem, To] を提供する


 Implicit Parameters のその他の用法
 Type Classes と全く関係ない利用法も
 Fighting type erasure（pdf 注意、スライドです）
 何らかのコンテキストを引き回す
 android.os.Context の引き回し
 弊社のアンドロイドアプリのコードでも使われている

 play.api.Application の引き回し
 弊社の API サーバーのコードでも使われている

 play.api.db.Connection の引き回し
 弊社の API サーバーのコードでも使われて…なかった


 まとめ 1
 継承関係ではなく構造に基づいた制約が可能
 Implicit Conversions(View Bounds)
 暗黙に変換可能かどうかに基づいた制約が可能
 実は Implicit Parameters と大差ない
 Implicit Parameters(Context Bounds)
 暗黙に定義されているかどうかに基づいた制約が可能
 実は Type Classes が実現可能


 まとめ 2
 Scala では様々な種類の型に対する制約がある
 制約の種類が多い＝柔軟に抽象的な設計が可能
 アブストラクションヤッター！
 触れなかったこと
 Variance
 Type constructor parameters
 Lower bounds
 これはまあ Java にもあるしね…
 forSome

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