data class と継承の組み合わせによる問題と、その解決法

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1. data class と継承の組み合わせによる問題と、その解決法 t-takezaki 2025/04/20 @ Engineer Cafe
2. 今日の話の要約 状況設定 data class と実装の継承を組み合わせて利用するケースを考える。 問題 data class の copy メソッドは、基底クラスのインスタンスを保たない。 原因 基底クラスは data class のコンストラクタに含まれておらず、 copy メソッドは基 底クラスの情報を引き継がない。 そのため、copy により基底クラスの状態は初期化されてしまう。 解決策 委譲パターンを利用し、copy メソッドで基底クラスの情報を引き継がせる。 2
3. data class とは data class キーワードで、プライマリコンストラクタや copy メソッドなどをもつクラス を簡単に定義できる。 data class User(val name: String, val isActive: Boolean) fun main() { // 以降では main 関数を省略する // プライマリコンストラクタを使ってインスタンスを生成する val user1 = User(name="John", isActive = true) // data class には `toString` メソッドが自動生成される。 println(user1.toString()) // User(name="John", isActive=true) // copy メソッドにより、異なる値を持つ新しいインスタンスを生成することができる。 val user2 = user1.copy(isActive = false) } 3
4. 以降の説明で利用するモデル 実際に遭遇した問題を、簡素化したモデルで説明する。エンティティであるユーザー情報 User と、データベースで共通に保存するメタデータ Metadata を考える。 data class User(val name: String, val isActive: Boolean) : Metadata() open class Metadata(var version: Int = 0) Metadata の使い方は次の通り。 val user1 = User(name="John", isActive = true) println("user1.version: ${user1.version}") // user1.version: 0 user1.version = user1.version + 1 println("user1.version: ${user1.version}") // user1.version: 1 4
5. copy メソッドは基底クラスの情報を保持しない しかし、この version は copy によって引き継がれず、リセットされる！ val user1 = User(name="John", isActive = true) user1.version = user1.version + 1 println("user1.version: ${user1.version}") // user1.version: 1 val user2 = user1.copy(isActive = false) println("user2.version: ${user2.version}") // user2.version: 0 これは、 data class およびその copy メソッドは、基底クラスの知識を持たないためである。 委譲という実装パターンは、この問題を解消するのに適している。 Kotlin における委譲の書 き方を見ていく。 5
6. Kotlin における委譲の書き方 interface Base { fun print() } class BaseImpl(val x: Int) : Base { override fun print() { print(x) } } // Derived は Base 型だが、その機能は b が担うことを示している class Derived(b: Base) : Base by b fun main() { val base = BaseImpl(10) val derived = Derived(base) // print メソッドの呼び出しは、実際には Base 型の base に転送される derived.print() // 10 } 6
7. 修正したモデル 委譲を利用して修正したモデルは次の通り。 data class User( val name: String, val isActive: Boolean, private val metadata: Metadata = Metadata.newInstance() ): Metadata by metadata interface Metadata { var version: Int companion object { fun newInstance(): Metadata = MetadataImpl() } // 呼び出し側に Metadata の実装を意識させないために隠蔽している private class MetadataImpl(override var version: Int = 0): Metadata } 7
8. 修正後の挙動 次の通り、 version が copy によって引き継がれている。 呼び出し側のコードに変更は不要。つまり、既存のコードに与える影響を最小化しつつ 改善ができた。 val user1 = User(name="John", isActive = true) println("user1.version: ${user1.version}") // user1.version: 0 user1.version = user1.version + 1 val user2 = user1.copy(isActive = false) println("user2.version: ${user2.version}") // user2.version: 1 8
9. まとめ data class と実装の継承を組み合わせると、 copy で基底クラスのインスタンスが作り直 しとなり情報が失われるケースがある。 data class に共通の実装を持たせつつ上の問題を回避する方法の一つとして、委譲とい う手法を紹介した。 今後の展望 業務では、JPA およびその実装である Hibernate を利用している。今回の提案が Hibernate と組み合わせて動かすことができるかを検証する必要がある。 9
10. 参考資料とコメント Kotlin 言語公式サイト https://kotlinlang.org/docs/data-classes.html https://kotlinlang.org/docs/delegation.html p7 のサンプルコードはこちらを参考にしている Jemerov, D., Isakova, S. (2017). Kotlin in Action. United States: Manning. Kotlin の言語機能について一通り学ぶことができる Bloch, J. (2008). Effective Java. United Kingdom: Pearson Education. 今回の話題に関連する item に Favour composition over inheritance がある Java の本だが、Kotlin の場合にどう書くか？という観点で読むのも面白い 10