【Java】実は難しいIntegerの配列（1～Nまでの初期化）

はじめに

そもそもJavaでIntegerの配列を扱うことは少ないと思います。
java.util.Listを使うほうが一般的です。これはIntegerの配列をどうしても生成したかったため、筆者が試した記録です。

基本的な定義方法

要素数3のInteger配列の定義は以下のようになります。

要素数3のInteger配列の定義

Integer[] numbers = new Integer[3];

このときの配列の中身はnullが並びます。

出力

Integer[] numbers = new Integer[3];
Arrays.stream(numbers).forEach(System.out::println);

出力結果

null
null
null

1～NまでのInteger配列を作る

単純にやるのであれば以下の方法でいけます。

1～Nまでの配列を作るメソッド

private Integer[] createNumbers(int n){
  Integer[] numbers = new Integer[n];
  for (int i = 0; i < n; i++) {
    numbers[i] = Integer.valueOf(i + 1);
  }
  return numbers;
}

オートボクシングが働くのでInteger#valueOfはなくても動きます。

オートボクシング

private Integer[] createNumbers(int n){
  Integer[] numbers = new Integer[n];
  for (int i = 0; i < n; i++) {
    numbers[i] = i + 1;
  }
  return numbers;
}

Stream APIを使ってなんとかしたい！

さてintの配列であればStreamを使って作ることができます。

intの配列

private static int[] createNumbers(int n) {
  return IntStream.rangeClosed(1, n).toArray();
}

すっきりしたコードでかけますね。
Integerだとそもそも1～NまでのStreamを作ることが少しめんどくさいです。

Streamを使った例

private Integer[] createNumbers(int n){
  return IntStream.rangeClosed(1, n).mapToObj(Integer::valueOf).toArray(Integer[]::new);
}

以下の手順でIntegerの配列を作ることができます。

1. IntStreamで1～NまでのStreamを作り、
2. mapToObjでIntegerのStreamに変換し、
3. toArrayで配列に変換

なお、toArrayを引数なしで呼び出すとObject[]が戻り値になってしまいます。

Stream#toArrayの引数

さてIntStream#toArrayの引数は配列の生成関数（IntFunction<A[]>）となっています。
これは以下のようなシグネイチャを指します。

A[] function(int i){
  return hoge; // A[]型
}

なおJavaDocを見ると、「要求された配列のサイズを表す整数を受け取り」とあります。
軽く検証するために以下のようなコードを実行してみました。

検証コード

IntStream.rangeClosed(1, n).mapToObj(Integer::valueOf).toArray(i -> {System.out.println(i);return new Integer[i];});

結果は当然nの値が表示されます。たとえばn=3であれば3です。
しかし10だけ余裕を持った配列を生成したい場合、以下のように処理を書けば良さそうですがそうはいきません。

private Integer[] createNumbers(int n){
  return IntStream.rangeClosed(1, n).mapToObj(Integer::valueOf).toArray(i -> new Integer[i + 10]);
}

実行時エラーとなり、n=3のときは以下のようなメッセージが出力されます。
java.lang.IllegalStateException: Begin size 3 is not equal to fixed size 13
要素に余裕がほしい場合、（Integerに限らず）Streamは使わないほうが賢明でしょう。

まとめ

普通にforを回す or IntStream.rangeClosed(1, n).mapToObj(Integer::valueOf).toArray(Integer[]::new)で生成できます。

Stream#toArrayは微妙に使いにくいという印象を受けました。
引数なしでStream<T>.toArray()の結果はT[]のほうがみんな幸せな気がしますがどういう経緯なんですかね？
初期化用の関数渡せるわりに要素数を指定できないのでT[]::new以外で使い道がほぼないのに・・・。