Java SE 11 Silver 学習 ラムダ式

はじめに

• Oracle Certified Java Programmer, Silver SE 11 認定資格の受験にあたり、Java11について学習／検証した内容を資料としてまとめる。
• 本ドキュメントは、出題範囲のうち、以下出題範囲に対応する調査を行った結果となる。
  • インタフェースによる抽象化/ラムダ式の理解

本ドキュメントで解説する内容

• 関数型インタフェース
• ラムダ式
• メソッド参照
• コンストラクタ参照
• Java標準ライブラリにおける関数型インタフェース
  - Runnable/Callable
  - Comparator#compare
  - Supplier#get
  - Consumer#accept
  - Predicate#test
  - Function#apply
  - Operator#apply

関数型インタフェース

• 抽象メソッドが1つのみ定義されているインターフェース。
• ラムダ式、メソッド参照、またはコンストラクタ参照を使って関数型インタフェースのインスタンスを作成できる。

TIPS

• 関数型インタフェースにはstaticメソッドやデフォルトメソッドが含まれていても構わない（関数型インターフェースとしては無視される）
• FunctionalInterfaceアノテーションをインタフェース定義に追加すると、インタフェースが関数型インタフェースの要件を満たすかどうかを静的にチェックできる。

関数型インタフェースの例

package java.util.function;

import java.util.Objects;

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

    default <V> Function<V, R> compose(Function<? super V, ? extends T> before) {
        Objects.requireNonNull(before);
        return (V v) -> apply(before.apply(v));
    }

    default <V> Function<T, V> andThen(Function<? super R, ? extends V> after) {
        Objects.requireNonNull(after);
        return (T t) -> after.apply(apply(t));
    }

   static <T> Function<T, T> identity() {
        return t -> t;
    }
}

ラムダ式

• 関数型インターフェースのメソッドを実装（オーバーライド）する記法。
• インターフェース変数にラムダ式を代入することで、関数型インタフェースのインスタンスを簡易に記述できる。

  引数部 -> 本体部
  

TIPS

• 以下の2つの式により生成されるインスタンスは同一となる。

無名クラス

  Function<Integer, String> f = new Function<>() {
    @Override
    public String apply(Integer i) {
        return String.valueOf(i);
    }
  };

ラムダ式

  Function<Integer, String> ｆ = i -> String.valueOf(i);

引数部

• 引数部で定義された変数は、本体部のみで利用可能となる。
• ローカル変数と同一名称の変数を引数名に定義することはできない。

引数の数	記法	記載例
なし	()	() ->
1つ	(型 変数名)	(String name) ->
^	(変数名)	(name) ->
^	変数名	name ->
2つ以上	(型1 変数名1, 型2 変数名2)	(String name, int i) ->
^	(変数名1, 変数名2)	(name, i) ->

本体部

• 本体部の処理において、以下の変数にアクセスできる。
  • クラスのフィールド(インスタンス/クラスフィールド)
  • ラムダ式の定義以前に宣言済のローカル変数のうち、finalまたは実質的finalのもの

戻り値	処理数	記法	記載例
void	1	処理を定義	-> System.out.println("A");
^	1以上	各処理を{}で囲む	-> { a.hoge(); b.fuga(); }
あり	1	値を返却する処理のみ定義	-> String.valueOf(10);
^	1以上	各処理を{}で囲み、returnで返却	-> { a.hoge(); return a; }

メソッド参照

• 関数型インターフェースの変数にメソッドそのものを代入すること。
• 記法
  • インスタンスメソッドの場合: 変数名::メソッド名
  • staticメソッドの場合: クラス名::メソッド名
  • 自クラスのインスタンスメソッドの場合: this::メソッド名

TIPS

• 以下の2つの式で実行される内容は同一となる。
  ラムダ式

    List.of(1,2,3).forEach(n -> System.out.print(n)); //123
  

  メソッド参照

    List.of(1,2,3).forEach(System.out::print); //123
  

コンストラクタ参照

• 関数型インターフェースの変数にコンストラクタを代入すること。
• 記法: クラス名::new

TIPS

• 以下の2つの式で実行される内容は同一となる。
  ラムダ式

  List<Long> now = Arrays.asList(1680143332000L);
  now.stream().map(l -> new Date(l)).forEach(System.out::println); //Thu Mar 30 11:28:52 JST 2023
  

  コンストラクタ参照

  List<Long> now = Arrays.asList(1680143332000L);
  now.stream().map(Date::new).forEach(System.out::println);; //Thu Mar 30 11:28:52 JST 2023
  

標準の関数型インタフェース

• Java標準ライブラリにおいて関数型インタフェースが提供されている。
• 代表的な関数型インタフェースを以下に示す。

package	関数型インタフェース	概要
java.lang	Runnable#run	引数なしで処理を行い、結果を返さない(検査例外なし)
java.util.concurrent	Callable#call	引数なしで処理を行い、結果を返さない(検査例外あり)
java.util	Comparator#compare	2つのオブジェクトの大小比較を行う
java.util.function	Supplier#get	引数なしで処理を行い、任意の結果を返す
java.util.function	Consumer#accept	引数ありで処理を行い、結果を返さない
java.util.function	Predicate#test	引数ありで処理を行い、真偽値で結果を返す(条件判定)
java.util.function	Function#apply	引数ありで処理を行い、任意の結果を返す
java.util.function	UnaryOperator#apply	引数ありで処理を行い、引数と同一の型を返す

• 参考: java.util.functionパッケージ

Runnable/Callable

関数型インタフェース	メソッド	引数の数	戻り値
Runnable	void run()	0	メソッドはどのようなアクションを実行してもかまわない
Callable<V>	V call()	0	結果を計算するか、計算できない場合は例外をスローする

Comparator#compare

関数型インタフェース	メソッド	引数の数	戻り値
Comparator<T>	int compare​(T o1, T o2)	2	o1がo2よりも小さい場合は負の整数、等しい場合はゼロ、大きい場合は正の整数を返す

Supplier#get

• 引数なしで処理を行い、結果を返す。

関数型インタフェース	メソッド	引数の数	戻り値
Supplier<T>	T get()	0	総称型(T)
BooleanSupplier	boolean getAsBoolean	0	boolean
IntSupplier	int getAsInt()	0	int
LongSupplier	long getAsLong()	0	long
DoubleSupplier	double getAsDouble()	0	double

Consumer#accept

• 引数ありで処理を行い、結果を返さない。

関数型インタフェース	メソッド	引数の数	戻り値
Consumer<T>	void accept(T t)	1	void
IntConsumer	void accept(int value)	1	void
LongConsumer	void accept(long value)	1	void
DoubleConsumer	void accept(double value)	1	void
BiConsumer<T, U>	void accept(T t, U u)	2	void
ObjIntConsumer<T>	void accept(T t, int value)	2	void
ObjLongConsumer<T>	void accept(T t, long value)	2	void
ObjDoubleConsumer<T>	void accept(T t, double value)	2	void

Predicate#test

• 引数ありで処理を行い、真偽値で結果を返す(条件判定)。

関数型インタフェース	メソッド	引数の数	戻り値
Predicate<T>	boolean test(T t)	1	boolean
Consumer<T>	boolean test(T t)	1	boolean
IntPredicate	boolean test(int value)	1	boolean
LongPredicate	boolean test(long value)	1	boolean
DoublePredicate	boolean test(double value)	1	boolean
BiPredicate<T, U>	boolean test(T t, U u)	2	boolean

Function#apply

• 引数ありで処理を行い、結果を返す。

関数型インタフェース	メソッド	引数の数	戻り値
Function<T, R>	R apply(T t)	1	総称型(R)
IntFunction<R>	R apply(int value)	1	総称型(R)
LongFunction<R>	R apply(long value)	1	総称型(R)
DoubleFunction<R>	R apply(double value)	1	総称型(R)
BiFunction<T, U, R>	R apply(T t, U u)	2	総称型(R)
ToIntFunction<T>	int applyAsInt(T value)	1	int
LongToIntFunction	int applyAsInt(long value)	1	int
DoubleToIntFunction	int applyAsInt(double value)	1	int
ToIntBiFunction<T, U>	int applyAsInt(T t, U u)	2	int
ToLongFunction<T>	long applyAsLong(T value)	1	long
IntToLongFunction	long applyAsLong(int value)	1	long
DoubleToLongFunction	long applyAsLong(double value)	1	long
ToLongBiFunction<T, U>	long applyAsLong(T t, U u)	2	long
ToDoubleFunction<T>	double applyAsDouble(T value)	1	double
IntToDoubleFunction	double applyAsDouble(int value)	1	double
LongToDoubleFunction	double applyAsDouble(long value)	1	double
ToDoubleBiFunction<T, U>	double applyAsDouble(T t, U u)	2	double

Operator#apply

• 引数ありで処理を行い、引数と同一の型を返す。

関数型インタフェース	メソッド	引数の数	戻り値
UnaryOperator<T>	T apply(T t)	1	総称型(T)
IntUnaryOperator	T applyAsInt(int operand)	1	int
LongUnaryOperator	T applyAsLong(long operand)	1	long
DoubleUnaryOperator	T applyAsDouble(double operand)	1	double
BinaryOperator<T>	T apply(T t, T u)	2	総称型(T)