Javaのプリミティブ特殊化まとめ

前置き

Java SE8の関数型インタフェースやStreamのプリミティブ特殊化についてまとめました。
目的はJava Gold試験対策です。

プリミティブ特殊化とは

javaでは、Function<T,R>のR apply(T t) のT,Rのような型引数にはプリミティブを与えることができない。関数型インタフェースやStreamにおいては、int、long、doubleについても（ラッパークラスにボクシングせずに）ジェネリクスっぽく操作ができるように、個別にクラスがいくつか定義されている。これをプリミティブ特殊化を行った型という。
intだけ覚えておけばlong, doubleも差異は無い。

関数型インターフェイスの整理

java.util.functionの全関数型インタフェース

基本のクラス名	intへの特殊化	longへの特殊化	doubleへの特殊化	基本のメソッド名
Function<T,R>	IntFunction<R>	LongFunction<R>	DoubleFunction<R>	apply()
Function<T,R>	IntToDoubleFunction	LongToDoubleFunction	DoubleToIntFunction	apply()
Function<T,R>	IntToLongFunction	LongToIntFunction	DoubleToLongFunction	apply()
Function<T,R>	ToIntFunction<T>	ToLongFunction<T>	ToDoubleFunction<T>	apply()
UnaryOperator<T>	IntUnaryOperator	LongUnaryOperator	DoubleUnaryOperator	apply()
BiFunction<T,U,R>	ToIntBiFunction<T,U>	ToLongBiFunction<T,U>	ToDoubleBiFunction<T,U>	apply()
BinaryOperator<T>	IntBinaryOperator	LongBinaryOperator	DoubleBinaryOperator	apply()
Predicate<T>	IntPredicate	LongPredicate	DoublePredicate	test()
BiPredicate<T,U>	-	-	-	test()
Consumer<T>	IntConsumer	LongConsumer	DoubleConsumer	accept()
BiConsumer<T,U>	ObjIntConsumer<T>	ObjLongConsumer<T>	ObjDoubleConsumer<T>	accept()
Supplier<T>	IntSupplier	LongSupplier	DoubleSupplier	get()
BooleanSupplier	-	-	-	getAsBoolean()

ポイント

• プリミティブ特殊化された関数型インタフェースは、プリミティブ特殊化されたStreamのメソッドの引数として現れる。

  • e.g.
    IntStream.filter()の引数にIntPredicateを取るなど。

• 関数型インタフェースのメソッド名は、戻り値がプリミティブの場合にだけ、 「基本のメソッド名As型名」 とする。

  • e.g.
    • R apply(T t) →戻り値をintに→ int applyAsInt(T t)
    • T get() →戻り値をdoubleに→ double getAsDouble()

• 特殊化の対象は基本的にint, long, doubleのみで、BooleanSupplierは特別。

  • BooleanSupplierはたぶんテストやアサーションを書くときに使う想定なのかな。
  • 「悪いなfloat、このパッケージは3人用なんだ」

• Functionのプリミティブ特殊化は、次の各パターンに対応している。

  • プリミティブの引数をとってプリミティブを返す
  • オブジェクトの引数をとってプリミティブを返す
  • プリミティブの引数をとってオブジェクトを返す

• 表の2，3行目で、IntToIntFunctionはないの？となりそうだが、それはIntUnaryOperator。

• BiConsumerに対応するObjIntConsumerのaccept()は、引数1がオブジェクトで引数2がintとなっている。
  これはIntStream.collect()のアキュムレータとして使う。

java.util.streamのプリミティブ特殊化の整理

種類

Stream<T>からプリミティブ特殊化された型は以下の3クラス。

• IntStream
• LongStream
• DoubleStream

ここでは仮にプリミティブ特殊化ストリームと呼ぶことにします。

プリミティブ特殊化ストリーム特有の終端操作

• sum() : 和をとる。
• avarage() : 算術平均をとる。戻り値はOptionalDouble。
• max() : 順序が自明なので、Stream<T>.max(Comparator)と異なり引数を取らない。
• min() : 順序が自明なので、Stream<T>.min(Comparator)と異なり引数を取らない。

Stream<T>とプリミティブ特殊化ストリームの相互変換

プリミティブ特殊化ストリームから

mapToXxx()メソッド

this	戻り値	メソッド名	引数
IntStream	LongStream	mapToLong *1	IntToLongFunction
IntStream	DoubleStream	mapToDouble *1	IntToDoubleFunction
IntStream	Stream<T>	mapToObj *2	IntFunction<? extends T>
LongStream	IntStream	mapToInt	LongToIntFunction
LongStream	DoubleStream	mapToDouble *1	LongToDoubleFunction
LongStream	Stream<T>	mapToObj *2	LongFunction<? extends T>
DoubleStream	IntStream	mapToInt	DoubleToIntFunction
DoubleStream	LongStream	mapToLong	DoubleToLongFunction
DoubleStream	Stream<T>	mapToObj *2	DoubleFunction<? extends T>

*1 単なるアップキャストは、asXxx()メソッドでできる

this	戻り値	メソッド名	引数
IntStream	DoubleStream	asDoubleStream	-
IntStream	LongStream	asLongStream	-
LongStream	DoubleStream	asDoubleStream	-

*2 単なるボクシングは、boxed()メソッドでできる

this	戻り値	メソッド名	引数
IntStream	Stream<Integer>	boxed	-
LongStream	Stream<Long>	boxed	-
DoubleStream	Stream<Double>	boxed	-

Stream<T>からプリミティブ特殊化ストリームへ

mapToXxx()メソッド

this	戻り値	メソッド名	引数
Stream<T>	IntStream()	mapToInt	ToIntFunction<? super T>
Stream<T>	LongStream()	mapToLong	ToLongFunction<? super T>
Stream<T>	DoubleStream()	mapToDouble	ToDoubleFunction<? super T>

flatMapToXxx()メソッド

平坦化とプリミティブ特殊化の組み合わせ。いかにも試験に出そうなやつ。

this	戻り値	メソッド名	引数
Stream<T>	IntStream()	flatMapToInt	Function<? super T,? extends IntStream>
Stream<T>	LongStream()	flatMapToLong	Function<? super T,? extends LongStream>
Stream<T>	DoubleStream()	flatMapToDouble	Function<? super T,? extends DoubleStream>

追加すべきものがあったら教えてください。