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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！

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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

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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

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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]

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Sequenced Collections
[LRN1422]

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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

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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

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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
 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

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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

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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

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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

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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
 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

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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

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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

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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

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

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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

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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

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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();
}

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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

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ビルドすれば実際に試せます

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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

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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
// 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);
}
...
}

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SequencedCollection#reversed()
 ReverseOrder...Viewクラスのインスタンスを返す
• 元のコレクションを内部に保持し 各操作を降順で扱う
• 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);
}
...
}

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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

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The Sincerest Form of Flattery
[LRN1426]

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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
 パラメータ多相
 パターンマッチ
https://pizzacompiler.sourceforge.net/

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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);
}

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

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

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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

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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

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ScalaとJavaでの取り組み方の違い
 高階関数
 パラメータ多相
 パターンマッチ
• 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

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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
 パターンマッチ
• パターンとは
• Scalaの場合

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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
 パターンマッチ
• パターンとは
• Scalaの場合
ビギナーの方向けの
内容です

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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

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配列を共変にした結果

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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

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ジェネリクスの設計方針
 境界型パラメータで共変サブタイピングを実現

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ジェネリクスの設計方針
 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

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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

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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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本資料に記載されている会社名、商品名、又はサービス名は、各社の登録商標又は商標です。