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第14章:ScalaのOption型とnullを語る

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Option型って知っているかい?これマジ凄いよ!

NullPointerException、通称 ヌルポ
少し込み入ったJavaアプリを作って動かすと、大抵発生するよね。

nullチェックを入れてたり、規約で縛ったりして対応することになると思います。
だけど、コンパイル時に見つけることができれば、、、と思ったことない?

Option型を上手く使えれば、コンパイル時にnullチェックみたいなことができてしまうんだ。
とても素敵だよね!

では、Option型について語ってみます。

Optionとは

値があるかないかを表す型です。箱って言っても良いかもですね。
Optionは更に2種類のサブクラスを持っている。

  • Some
  • None

Some

値があることを表す型。値を持っている。

None

値がないことを表す型。

Optionを使ってみる

淡白に説明してみたので、早速使ってみよう!

Optionを取得する

Mapを作って、getしてみるよ!
getメソッドはOptionを返すんだ。

scala> val map = Map(1 -> "Moses", 2 -> "Lucas", 3 -> "Henderson", 5 -> null)
map: scala.collection.immutable.Map[Int,String] = Map(1 -> Moses, 2 -> Lucas, 3 -> Henderson, 5 -> null)

scala> map get 1
res0: Option[String] = Some(Moses)

scala> map get 3
res1: Option[String] = Some(Henderson)

scala> map get 4
res2: Option[String] = None

getメソッドに13を渡すとSomeが返って、値を持っていることがわかるね。
一方4を渡すと、該当する値は存在しないからNoneが返ってるね。

値がnull

では、getメソッドに5を渡すとどうなるかな?
試してみよう!

scala> map get 5
res3: Option[String] = Some(null)

どう?
予想した通りになったかな?

Someが返ってきているから、値が存在するということだね。
ただ、その値自体がnullってことなんだ。

つまり、

  • Mapにキーが存在している場合はSomeを返し、
  • Mapにキーが存在しない場合はNoneを返す

ってことだね。

そして、キーに該当する値がnullの場合も、もちろんあるってこと。

nullを扱うのが嫌だという場合は、例えば以下を意識してみよう。

  • 可能な限り変数をイミュータブルにする
  • テーブルのカラムはNot null制約使う

とは言ってもJavaとは切れない関係だから、Javaのライブラリを使ってしまうと
どうしてもnullが混入してしまうね。

Optionから値を取り出す

値があることがわかれば、実際の値を欲しくなるよね?
というか取り出さないと意味ないよね。

取り出すのは簡単だよ。Optionのgetメソッドを使うだけだ。

さっきはMapのgetメソッドを使ったんだけど、ここら辺は
ごっちゃにならないように気をつけてね!

scala> val person = map get 2
person: Option[String] = Some(Lucas)

scala> person.get
res3: String = Lucas

Noneの場合もやってみよう。

scala> val nonePerson = map get 4
nonePerson: Option[String] = None

scala> nonePerson.get
java.util.NoSuchElementException: None.get
    at scala.None$.get(Option.scala:313)
    at scala.None$.get(Option.scala:311)
    at .<init>(<console>:10)
    at .<clinit>(<console>)
    at .<init>(<console>:7)
    at .<clinit>(<console>)
    at $print(<console>)
    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)
    at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
    at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)
    at scala.tools.nsc.interpreter.IMain$ReadEvalPrint.call(IMain.scala:734)
    at scala.tools.nsc.interpreter.IMain$Request.loadAndRun(IMain.scala:983)
    at scala.tools.nsc.interpreter.IMain.loadAndRunReq$1(IMain.scala:573)
    at scala.tools.nsc.interpreter.IMain.interpret(IMain.scala:604)
    at scala.tools.nsc.interpreter.IMain.interpret(IMain.scala:568)
    at scala.tools.nsc.interpreter.ILoop.reallyInterpret$1(ILoop.scala:756)
    at scala.tools.nsc.interpreter.ILoop.interpretStartingWith(ILoop.scala:801)
    at scala.tools.nsc.interpreter.ILoop.command(ILoop.scala:713)
    at scala.tools.nsc.interpreter.ILoop.processLine$1(ILoop.scala:577)
    at scala.tools.nsc.interpreter.ILoop.innerLoop$1(ILoop.scala:584)
    at scala.tools.nsc.interpreter.ILoop.loop(ILoop.scala:587)
    at scala.tools.nsc.interpreter.ILoop$$anonfun$process$1.apply$mcZ$sp(ILoop.scala:878)
    at scala.tools.nsc.interpreter.ILoop$$anonfun$process$1.apply(ILoop.scala:833)
    at scala.tools.nsc.interpreter.ILoop$$anonfun$process$1.apply(ILoop.scala:833)
    at scala.tools.nsc.util.ScalaClassLoader$.savingContextLoader(ScalaClassLoader.scala:135)
    at scala.tools.nsc.interpreter.ILoop.process(ILoop.scala:833)
    at scala.tools.nsc.MainGenericRunner.runTarget$1(MainGenericRunner.scala:83)
    at scala.tools.nsc.MainGenericRunner.process(MainGenericRunner.scala:96)
    at scala.tools.nsc.MainGenericRunner$.main(MainGenericRunner.scala:105)
    at scala.tools.nsc.MainGenericRunner.main(MainGenericRunner.scala)

かなり悲惨なことになってしまった。。。
こうなると、SomeかNoneの判定は必須だね。

パターンマッチ

Noneのgetメソッドを使うとExceptionが発生することがわかったので、
判定が必須になりました。
判定はどうする?ifキーワード使っちゃう?

まだ語っていないんだけど、 パターンマッチ が便利だ。
パターンマッチを使うと読みやすいし、強力な機能も使えるんだけど
詳しい説明は別の章で。

今回は紹介がてらソースコードを載せるね。

Option1.scala
object Option1 {

  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val map = Map(1 -> "Moses", 2 -> "Lucas", 3 -> "Henderson")

    def check(o: Option[String]) {
      o match {
        case Some(s) => println(s)
        case None => println("Not exist.")
      }
    }

    val some = map get (2)
    val none = map get (4)

    check(some)
    check(none)
  }

}

実行してみよう。

$ scalac Option1.scala
$ scala Option1
Lucas
Not exist.

となりました。

コンパイル時のチェック

冒頭でちょろっと述べたけど、 コンパイル時のnullチェックみたいなものを説明します。

ここまで読んでくれていれば、勘の鋭い人なら気づいているかもしれない。
そうです、nullチェックとは言いつつNoneチェックであり、
パターンマッチで実現できるのです。

もちろんSomeチェックでもあるんだけど、
大抵の場合忘れるのは、何かが存在しない場合の方なので。

早速見てみましょう。

Option2.scala
object Option2 {

  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val map = Map(1 -> "Moses", 2 -> "Lucas", 3 -> "Henderson")

      def check(o: Option[String]) {
        o match {
          case Some(s) => println(s)
        }
      }

    val some = map get (2)

    check(some)
  }

}

コンパイルしてみると

$ scalac Option2.scala
Option2.scala:7: warning: match may not be exhaustive.
It would fail on the following input: None
        o match {
        ^
one warning found

こんなの出ちゃいました。

これでNone忘れを回避できるようになるね!!

ちなみにEclipseで試してみたところ、
ソースコードの左に黄色のwarningを出してくれていました。

Nullオブジェクトパターン

ここは蛇足ではあるんだけど。

Nullオブジェクトパターンって知っているかな?
Option型を知った時、このパターンが頭に浮かんできました。

Nullオブジェクトパターンとは

あるインタフェースに対して、空実装をした具象クラス。
つまりどのメソッドも何も処理をしない。

正常系のロジックを通すことが可能となる。

なので以下が可能となる。

  • ヌルポ撲滅
  • nullチェックの分岐撲滅

OptionもNullオブジェクトパターンに近い考え方なのではないかと
感じております。

まとめ

Option型はどうだった?

ヌルポをコンパイル時にチェックできるようになる仕組みって
凄くないですか?

あと
Optionのgetは使わないで、パターンマッチを使おう!

今回も
体で感じてくれたかな?

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