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【Java】関数型インターフェースの覚え方 Consumer<T> = Function<T, Void>

2022/11/06に公開

はじめに

Javaの関数型インターフェースの名前って覚えにくいですよね。
Function, Supplier, Consumer, Predicate... しかもプリミティブ型はそれぞれ型がありますし、Biとかもあります。
ということで、私なりの覚え方を文章化してみました。お役に立てば幸いです。

関数型インターフェースとは

java.util.function に含まれるインターフェースだったり、@FunctionalInterface がついたインターフェースだったりと書かれていることがあります。しかし、実はどちらも不正確です。

Java Language Specification 9.8 Functional Interfacesに定義が記されています。

A functional interface is an interface that is not declared sealed and has just one abstract method (aside from the methods of Object), and thus represents a single function contract.
This "single" method may take the form of multiple abstract methods with override-equivalent signatures inherited from superinterfaces; in this case, the inherited methods logically represent a single method.

2文目は細かい条件を定義しているだけなので無視して(詳細は上のリンクに記載されています)、1文目をDeepLに訳してもらったのがこちらです。

関数型インターフェースとは、sealed 宣言されておらず、(Object のメソッドは別として)ただ1つの abstract メソッドを持つインターフェースであり、したがって単一の関数契約を表しているものである。

つまり、abstract メソッドが1つだけ含まれているインターフェースです。
java.util.function パッケージは良く使う形の関数型インターフェースを集めたに過ぎません。
また、@FunctionalInterface アノテーションも関数型インターフェースであると示しているに過ぎません。
(@FunctionalInterface をつけていて関数型インターフェースでないとコンパイルエラーになります。@Override みたいな感じですね)

abstractメソッドがただ1つなら良いので、default, static, privateメソッドは含まれていても問題ありません。実際、Functiondefaultメソッドを、Predicatedefault, static メソッドを含んでいます。

ラムダ式を使って表されることが多いですが、実態は上記の通りなので普通に関数型インターフェースを実装したクラスを作っても動きます。

詳細
  • sealed宣言されていない」は、実装できる型を制限していないという意味(Java 17で追加された機能)
  • Object のメソッドは別にして」は、Object クラスのメソッド(equals, hashCode, toString, etc...)は含まないという意味。ただ、abstract メソッドはそもそも Object クラス(というか具象クラス)に含まれていないので意味がないような。

以下2記事がシンタックスシュガー(?)についてわかりやすいです。
https://qiita.com/sano1202/items/64593e8e981e8d6439d3
https://qiita.com/sano1202/items/40cc8a0e29def0c76fa8

覚え方

すべての関数型インターフェースは Function<T,R> の派生であると考えます。

例えば、Consumer<T>Function<T,R> の仮型引数 RVoid である場合、という感じです。
こうすると、ラムダ式の (String a) -> {return Integer.valueOf(a)} という表記の左側を T、右側の returnR と考えられます。

java.util.functionパッケージの関数型インターフェースをこの考え方で表すと次のようになります。

  • Function<T,R>
  • Predicate<T> => Function<T, Boolean>
  • Consumer<T> => Function<T, Void>
  • Supplier<T> => Function<Void, T>
  • UnaryOperator<T> => Function<T, T>
  • IntFunction<R> => Function<Integer, R>
  • ToIntFunction<T> => Function<T, Integer>
  • BiFunction<T, U, R> => Function<Pair<T, U>, R>
    (Pair<A, B>AB のフィールドを1つずつ持ったレコードのようなものです)

このように整理するとまだ覚えやすいのではないでしょうか。
他の関数型インターフェースも同様に考えられます。

  • ObjDoubleConsumer<T> => Function<Pair<T, Double>, Void>
  • IntToLongFunction => Function<Integer, Long>
  • BooleanSupplier => Function<Void, Boolean>
  • IntPredicate => Function<Integer, Boolean>
  • Runnable => Function<Void, Void>

なぜプリミティブ型には専用のインターフェースが用意されているか

パフォーマンスのため、らしいです。
List<Integer> には配列(int[])があるとはいえ IntList が用意されていないですから、Stream APIが速度重視なんでしょう、多分。

ちなみに CharFunction<R> とか FloatFunction<R> はそもそもないですし、BooleanSupplier はあっても BooleanConsumer はありません。
使用頻度が低いものは Function + ラッパークラスを使えばいいのでわざわざ用意されていないということですね。

おわりに

以上、私なりの覚え方というか整理方法でした。
プリミティブ型のとか UnaryOperator とかはパフォーマンスを気にしなければ無理に使わなくてもいいので、とりあえず適当に書いて後から修正するって感じでいいのかなと。
ちなみに、Project Valhallaっていうプリミティブ型を楽に扱えるようにするJavaのプロジェクトがあるので、早く実装されると嬉しいですね。
願わくば次のLTS (Java 21)までには… 実装されませんでした🫥

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