関数型インターフェース入門 — Function / Predicate / Consumer / Supplier を整理する

はじめに

Java 8でラムダ式とStream APIが導入されたとき、合わせて関数型インターフェースという概念が登場しました。

List<String> names = List.of("田中", "佐藤", "鈴木");
names.stream()
     .filter(name -> name.length() == 2)
     .forEach(System.out::println);

filter() や forEach() に渡しているラムダ式は、実は関数型インターフェースを実装したものです。

この記事では、java.util.function パッケージに定義されている代表的な4つの関数型インターフェース（Function / Predicate / Consumer / Supplier）を整理します。ラムダ式やStream APIをより深く理解したい方、Java Goldを目指している方にも役立つ内容です。

---

関数型インターフェースとは？

抽象メソッドが1つだけのインターフェースのことです。@FunctionalInterface アノテーションをつけることで、コンパイラがその制約を強制してくれます。

@FunctionalInterface
interface MyFunction {
    int execute(int a, int b); // 抽象メソッドは1つだけ
}

ラムダ式は関数型インターフェースを簡潔に実装する構文です。

// 匿名クラス
MyFunction add = new MyFunction() {
    @Override
    public int execute(int a, int b) { return a + b; }
};

// ラムダ式（同じ意味）
MyFunction add = (a, b) -> a + b;

毎回自分で定義しなくても済むよう、Javaが標準で用意しているのが java.util.function パッケージです。

---

4つの代表的な関数型インターフェース

インターフェース	引数	戻り値	位置付け
Function<T, R>	T（あり）	R（あり）	変換・加工
Predicate<T>	T（あり）	boolean	条件判定
Consumer<T>	T（あり）	void（なし）	消費・副作用
Supplier<T>	なし	T（あり）	生成・供給

それぞれ詳しく見ていきましょう。

---

Function<T, R> — 値を受け取って別の値に変換する

シグネチャ

@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {
    R apply(T t);
}

• T：引数の型
• R：戻り値の型
• メソッド：apply()

使い方

// String を受け取って Integer を返す
Function<String, Integer> strToLength = str -> str.length();

System.out.println(strToLength.apply("Hello")); // 5
System.out.println(strToLength.apply("田中"));  // 2

// Integer を受け取って String を返す
Function<Integer, String> intToStr = num -> "番号: " + num;

System.out.println(intToStr.apply(42)); // 番号: 42

Stream APIでの使用例

List<String> names = List.of("田中", "佐藤", "鈴木");

// map() は Function<T, R> を受け取る
List<Integer> lengths = names.stream()
    .map(name -> name.length()) // Function<String, Integer>
    .collect(Collectors.toList());

System.out.println(lengths); // [2, 2, 2]

andThen() で関数をつなぐ

Function<String, Integer> toLength = str -> str.length();
Function<Integer, String> toMessage = len -> "文字数は " + len + " です";

// andThen で連結
Function<String, String> combined = toLength.andThen(toMessage);
System.out.println(combined.apply("Hello")); // 文字数は 5 です

---

Predicate<T> — 条件を判定してbooleanを返す

シグネチャ

@FunctionalInterface
public interface Predicate<T> {
    boolean test(T t);
}

• T：引数の型
• 戻り値：boolean
• メソッド：test()

使い方

// 文字数が2文字かどうかを判定
Predicate<String> isTwoChars = str -> str.length() == 2;

System.out.println(isTwoChars.test("田中"));  // true
System.out.println(isTwoChars.test("佐々木")); // false

// 数値が正かどうかを判定
Predicate<Integer> isPositive = num -> num > 0;

System.out.println(isPositive.test(5));  // true
System.out.println(isPositive.test(-3)); // false

Stream APIでの使用例

List<String> names = List.of("田中", "佐々木", "鈴木", "伊藤");

// filter() は Predicate<T> を受け取る
List<String> twoCharNames = names.stream()
    .filter(name -> name.length() == 2) // Predicate<String>
    .collect(Collectors.toList());

System.out.println(twoCharNames); // [田中, 鈴木, 伊藤]

and() / or() / negate() で条件を組み合わせる

Predicate<String> isTwoChars  = str -> str.length() == 2;
Predicate<String> startsWith田 = str -> str.startsWith("田");

// AND条件
Predicate<String> combined = isTwoChars.and(startsWith田);
System.out.println(combined.test("田中")); // true
System.out.println(combined.test("田辺三菱")); // false（2文字ではない）

// 否定
Predicate<String> notTwoChars = isTwoChars.negate();
System.out.println(notTwoChars.test("佐々木")); // true

---

Consumer<T> — 値を受け取って何かするが値を返さない

シグネチャ

@FunctionalInterface
public interface Consumer<T> {
    void accept(T t);
}

• T：引数の型
• 戻り値：void（なし）
• メソッド：accept()

「消費する（consume）」という名前の通り、値を受け取って何らかの処理（ログ出力・DB保存など）をしますが、値を返しません。

使い方

Consumer<String> printName = name -> System.out.println("こんにちは、" + name + "さん");

printName.accept("田中"); // こんにちは、田中さん
printName.accept("佐藤"); // こんにちは、佐藤さん

// リストに追加するConsumer
List<String> result = new ArrayList<>();
Consumer<String> addToList = item -> result.add(item);

addToList.accept("Apple");
addToList.accept("Banana");
System.out.println(result); // [Apple, Banana]

Stream APIでの使用例

List<String> names = List.of("田中", "佐藤", "鈴木");

// forEach() は Consumer<T> を受け取る
names.forEach(name -> System.out.println(name)); // Consumer<String>

// メソッド参照で書くとさらに短く
names.forEach(System.out::println);

---

Supplier<T> — 引数なしで値を生成して返す

シグネチャ

@FunctionalInterface
public interface Supplier<T> {
    T get();
}

• 引数：なし
• 戻り値：T
• メソッド：get()

「供給する（supply）」という名前の通り、引数を受け取らずに値を生成して返します。

使い方

// 現在時刻を返すSupplier
Supplier<LocalDateTime> nowSupplier = () -> LocalDateTime.now();

System.out.println(nowSupplier.get()); // 現在時刻が出力される
System.out.println(nowSupplier.get()); // 呼ぶたびに現在時刻を生成

// 新しいListを生成するSupplier
Supplier<List<String>> listSupplier = () -> new ArrayList<>();

List<String> list1 = listSupplier.get(); // 新しいArrayList
List<String> list2 = listSupplier.get(); // また新しいArrayList

OptionalのorElseGet()での使用例

Optional<String> optional = Optional.empty();

// orElseGet() は Supplier<T> を受け取る
String value = optional.orElseGet(() -> "デフォルト値"); // Supplier<String>
System.out.println(value); // デフォルト値

orElse() と orElseGet() の違いは、orElseGet() は値が必要なときだけ Supplier を呼び出すため、生成コストが高いオブジェクトに向いています。

---

まとめ

インターフェース	メソッド	引数	戻り値	主な使用場面
Function<T, R>	apply()	T	R	map() での変換
Predicate<T>	test()	T	boolean	filter() での絞り込み
Consumer<T>	accept()	T	void	forEach() での処理
Supplier<T>	get()	なし	T	orElseGet() での生成

Stream APIのメソッドがどの関数型インターフェースを受け取っているかを意識すると、ラムダ式の書き方が自然と身につきます。Java Goldでも頻出のテーマなので、apply() / test() / accept() / get() のメソッド名とセットで覚えておきましょう。