Java17へのアップデート時に導入すべき構文

30 秒で概要

主要な OpenJDK の Java11 の LTS 及び Java17 の提供開始

Eclipse Adoptium(旧 AdoptOpenJDK)

• Java11 の LTS：2024 年 10 月（AdoptOpenJDK Support）
  • ※できる限りその後もサポートするよと言っているが、基本はここを EOS と考えるのが自然
• Java17 からはEclipse Adoptiumから提供される。
  • 背景 - AdoptOpenJDK to join the Eclipse Foundation
    • London Java Community CIC では手に負えなくなってきており、Java エコシステムの中核とも言える EclipseFoundation に合流することで、更なる発展を目指したいとの意向。
• Java17 の LTS：未記載。ただしリリースから最低 4 年間を謳っており、リリースが 2021 年 10 月 19 日なので、2025 年同日までは少なくともサポートされる。（[Adoptium Support(https://adoptium.net/support.html)]）

Microsoft Build of OpenJDK

• Microsoft Build of OpenJDK のサポート ロードマップ
  • Java11 の LTS : 少なくとも 2024 年 9 月
  • Java17 の LTS : 少なくとも 2027 年 9 月

Amazon Corretto

• Amazon Corretto のよくある質問 - Corretto のサポートカレンダー

  • Java11 の LTS : 2027 年 9 月
  • Java17 の LTS : 2029 年 10 月

追加機能まとめ

• OpenJDK - JDK 12
• OpenJDK - JDK 13
• OpenJDK - JDK 14
• OpenJDK - JDK 15
• OpenJDK - JDK 16
• OpenJDK - JDK 17

導入したい構文

Java17 までのアップデートに含まれる構文には、ドメイン（現実世界の業務）実装を、より簡単にするための機能が盛り込まれています。
ドメインの実装を行うにあたり、列挙型、直積型、直和型という考え方が重要になります。
付録として末尾に記載したので、参考にご参照ください。

Java14

JEP 361: Switch Expressions

switch 式が利用できるようになりました。式になると、値を返すことが可能になります。
これにより、breakの記載忘れや、一時変数の宣言といったバグを埋め込みやすいコードが削減されます。
switch 式合わせて、caseに複数指定が可能となっています。

• 従来の書き方

    Season season;
    switch (month) {
    case 12, 1, 2:
        season = Season.WINTER;
        break;
    case 3, 4, 5:
        season = Season.SPRING;
        break;
    case 6, 7, 8:
        season = Season.SUMMER;
        break;
    case 9, 10, 11:
        season = Season.AUTUMN;
        break;
    default:
        throw new IllegalArgumentException("Unexpected value: " + month);
    };
    System.out.println(season.name());

• yieldによる明示的な値の返却の書き方

    final var month = 3;
    enum Season {
        SPRING, SUMMER, AUTUMN, WINTER
    };

    final var season = switch (month) {
    case 12, 1, 2:
        yield Season.WINTER;
    case 3, 4, 5:
        yield Season.SPRING;
    case 6, 7, 8:
        yield Season.SUMMER;
    case 9, 10, 11:
        yield Season.AUTUMN;
    default:
        throw new IllegalArgumentException("Unexpected value: " + month);
    };
    System.out.println(season.name());

• アロー式での書き方
  • アロー式は、yieldを省略したシンタックスシュガーです。

    final var month = 3;
    enum Season {
        SPRING, SUMMER, AUTUMN, WINTER
    };

    final var season = switch (month) {
    case 12, 1, 2 -> Season.WINTER;
    case 3, 4, 5 -> Season.SPRING;
    case 6, 7, 8 -> Season.SUMMER;
    case 9, 10, 11 -> Season.AUTUMN;
    default -> throw new IllegalArgumentException("Unexpected value: " + month);
    };
    System.out.println(season.name());

Java15

JEP 378: Text Blocks

改行を含んだ文字列が定義できるようになりました。

• コード上の改行箇所と、String として扱いたい改行箇所を明示的に合わせることができる。
  • これまでは\nで改行を埋め込むが、コード上ちょうどよい箇所で改行をするためにはフォーマッタの調整が必要。
  • なにより、改行文字のエスケープシーケンスが不要となる。

    String query = "SELECT \"EMP_ID\", \"LAST_NAME\" FROM \"EMPLOYEE_TB\"\n" + "WHERE \"CITY\" = 'INDIANAPOLIS'\n"
            + "ORDER BY \"EMP_ID\", \"LAST_NAME\";\n";

    String query2 = """
            SELECT "EMP_ID", "LAST_NAME" FROM "EMPLOYEE_TB"
            WHERE "CITY" = 'INDIANAPOLIS'
            ORDER BY "EMP_ID", "LAST_NAME";
            """;

    System.out.println(query);
    System.out.println(query2);

どちらも出力は、以下のようになります。

SELECT "EMP_ID", "LAST_NAME" FROM "EMPLOYEE_TB"
WHERE "CITY" = 'INDIANAPOLIS'
ORDER BY "EMP_ID", "LAST_NAME";

• 改行は無視されます。

    String query = """
            SELECT "EMP_ID", "LAST_NAME" FROM "EMPLOYEE_TB" \
            WHERE "CITY" = 'INDIANAPOLIS' \
            ORDER BY "EMP_ID", "LAST_NAME";
            """;
    System.out.println(query);

SELECT "EMP_ID", "LAST_NAME" FROM "EMPLOYEE_TB" WHERE "CITY" = 'INDIANAPOLIS' ORDER BY "EMP_ID", "LAST_NAME";

• 変数を外出しもできます。

    String query = """
            SELECT "EMP_ID", "LAST_NAME" FROM "EMPLOYEE_TB"
            WHERE "CITY" = %s
            ORDER BY "EMP_ID", "LAST_NAME";
            """.formatted("'INDIANAPOLIS'");
    System.out.println(query);

SELECT "EMP_ID", "LAST_NAME" FROM "EMPLOYEE_TB"
WHERE "CITY" = 'INDIANAPOLIS'
ORDER BY "EMP_ID", "LAST_NAME";

Java16

JEP 394: Pattern Matching for instanceof

明示的なキャスト時に、これまでは慣用として以下の構文を利用していました。これは、obj が String でない場合のClassCastExceptionを防ぐためです。

if (obj instanceof String) {
    String s = (String) obj;
    ...
}

instanceof 時に同時にオブジェクトの形状比較（パターンマッチング）が行われ、キャスト後の変数sがスコープ内で利用できるようになりました。

if (obj instanceof String s) {
    // Let pattern matching do the work!
    ...
}

JEP 395: Records

recordクラスは、以下の目標として実装されました。

• 冗長な Java において、以下のモチベーションでコードの簡略化を行う
  • 不変なデータのモデリングを行う
  • equals 等のメソッドを自動で実装する

これまでのBeanの実装には、変数を 2 つ持つだけでも以下のような冗長なコードの記載が必要でした。

class Point {
    private final int x;
    private final int y;

    Point(final int x, final int y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    int x() { return x; }
    int y() { return y; }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (!(o instanceof Point)) return false;
        Point other = (Point) o;
        return other.x == x && other.y == y;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(x, y);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return String.format("Point[x=%d, y=%d]", x, y);
    }
}

record クラスを用いると、上記のBeanが以下の実装となります。

• recordクラスは、明示的にfinalとなります。
• 各要素の private final が自動実装されます。
• getter として、int x(), int y()が自動実装されます。
• Canonical Constructorが自動実装されます。
  • その他、Compact Constructorを定義可能です。（後述）
• equals()及びhashCode()が自動実装されます。
• toString()が自動実装されます。

record Point(int x, int y) {}

コンストラクタ

• Canonical Constructor
  自動実装されるコンストラクタです。変数への代入のみの役割を持ちます。
  上記 Point record であれば、以下のコンストラクタが自動生成されます。

    Point(int x, int y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

• Compact Constructor
  コンパクトコンストラクタには、検証等を行うコードのみを記載します。
  その他のフィールドへの値を代入する初期化コードは、実装する必要はありません。
  例えば、それぞれが正の値である必要が有る場合は、以下のようにバリデーションを実装します。
  引数は、recordクラスを明示する際に指定しているため、コンストラクタ引数は不要です。

    record Point(int x, int y) {
        Point {
            if (x < 0) {
                throw new ...
            }
            if (y < 0) {
                throw new ...
            }
        }
    }

• Factory
  ファクトリパターンの実装も可能です。
  ファクトリパターンは、Java には存在しないデフォルト引数を実現するために有意義です。
  以下は、y を固定した（デフォルトとした）ファクトリと、x,y を受け取るファクトリを実装したレコードクラスの例です。

    record Point(int x, int y) {
        public static Point of(final int x) {
            final var y = 1;
            return new Point(x, y);
        }

        public static Point of(final int x, final int y) {
            return new Point(x, y);
        }
    }

Java17

JEP 409: Sealed Classes

Sealed Classesは、DDD の文脈におけるドメイン知識をコードに落とし込む際に重要な役割を果たします。
Java には元々、現実世界のドメインを明示的に表現するために便利な構文として、enumが存在します。

enum Shape { CIRCLE, RECTANGLE, SQUARE }

Shape shape = Shape.CIRCLE;
switch (shape) {
    case CIRCLE: ...
    case RECTANGLE: ...
    case SQUARE: ...
}

これは、Shape を単純なコード値として分岐処理を設ける際には、可読性の側面で大きな威力を発揮します。
しかし、CIRCLE, RECTANGLE, SQUARE には別々の処理（メソッド）を持たせたい場合が多いです。
そういった場合は、interface を用いて以下のような実装となります。

    interface Shape {...}
    final class Circle implements Shape {...}
    final class Rectangle implements Shape {...}
    final class Square implements Shape {...}

Shapeを実装することで、Shapeの持つドメイン知識を継承し、それぞれのクラスにふるまいを持たせることが可能です。
しかし致命的な問題が一点あります。この実装では、このアプリケーション上ShapeにはCIRCLE, RECTANGLE, SQUAREの 3 種類しか存在しないということを表せていません。

ここで登場するのが、Sealed Classesです。
Class とありますが、interface でも実装可能です。

• Sealedは、Shieldではなく、封じられたという意味合い。
• permits句にて指定したクラスで実装されていない場合は、sealedクラス側にコンパイルエラーが発生する。
• permits句にて指定したクラス以外で実装された場合は、実装クラス側にコンパイルエラーが発生する。

    public sealed interface Shape permits Circle,Rectangle,Square {...}
    final class Circle implements Shape {...}
    final class Rectangle implements Shape {...}
    final class Square implements Shape {...}
    }

これは、特にrecordとの組み合わせでうまく機能します。
敢えてストレートに表現すると、「異なる構造体」の「列挙」が可能となります。
こういったsealedとrecordの組み合わせは、代数的データ型のうち「直和型」と呼ばれます。

JEP 406: Pattern Matching for switch (Preview)

プレビュー版ですが、switch のパターンマッチングの拡張により、sealedとrecordとの組み合わせで高度なドメインの実装が可能となりました。

• 以下のような、TeacherとStudentを直和でデータ定義します。

    sealed interface Person permits Teacher, Student { }
    record Teacher(int serviceYears, String name, int employmentAge) implements Person { };
    record Student(int age, String name) implements Person { };

    final Person student = new Student(15, "Taro");
    final Person teacher = new Teacher(5, "Hanako", 23);

• switch のパターンマッチングにより、それぞれの型に応じて処理を分岐することが可能になりました。

    final var age = switch (person) {
    case Teacher t -> t.employmentAge() + t.serviceYears();
    case Student s -> s.age();
    default -> throw new IllegalArgumentException("Unexpected value: " + person);
    };

    System.out.println(age);

personがTeacherの場合、28 と計算されます。
personがStudentの場合、15 が出力されます。

付録

代数的データ型

以下 3 つのデータ型を合わせて代数的データ型と言います。

• （列挙型）
• 直積型
• 直和型

列挙型

列挙型は、厳密には直和型の特殊例です。フィールド値を持たない同一の型の並びを表します。
Java では、enumで表現されます。同一の型の値を列挙し、種類を区別します。

    enum Color {
        BLUE, RED, GREEN,
    }

直積型

直積型は、いくつかの型を同時に保持することです。JavaではClass、C言語やRustでは、構造体がこれに該当します。
Employee の取りうる値の範囲は、$(intの範囲 * char[51]の範囲 * intの範囲)$で表現できるからと理解しています。

struct Employee {
        int number;     /* 従業員番号 */
        char name[51];  /* 氏名 */
        int salary;     /* 給与 */
};

Java でrecordが導入されたことにより、直積型はより簡単に表現することが可能になりました。

    record Employee(int number, String name, int salary) {}

直和型

成分の直和に対応します。つまり、複数の可能性を表すことに使われます。
AまたはBまたはCといったように、取りうる値が制限された状態を指します。
ただし列挙とは異なり、A、B、Cそれぞれはフィールドに値を保持しています。

となります。これは、Java でslealedが実装されたことで簡単に実装できるようになりました。

    sealed interface Person permits Teacher,Student {}
    record Teacher(int serviceYears, String name, int employmentAge) implements Person {};
    record Student(int age, String name) implements Person {};

    final var student = new Student(15, "Taro");
    final var teacher = new Teacher(5, "Hanako", 23);

終わりに

• Java17 までのアップデートの中には、ドメイン（現実世界の業務）を実装するのに役立つ機能が盛り込まれました。
  これは、保守性を見越したシステムを構築するために、プリミティブな型ではなく、設計段階からドメインを意識した実装が必要だということを示唆しているようにも見えます。
  • これまでEnumで無理やりinterfaceを切ったりしていた実装が、より簡素に汎用的に実現できます。
• Java17 までのアップデートの中には、コードを簡略化し、バグが埋め込まれにくい仕組みが導入されました。
  • switch 式
  • instanceof のパターンマッチング
  • textblock による長文 String の可読性向上