Javaのルールをねじ曲げろ！禁断の操作とその代償から学ぶメタプログラミング入門 / A Guide to Metaprogramming: Lessons from Forbidden Techniques and Their Price

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Javaのルールをねじ曲げろ！禁断の操作とその代償から学ぶメタプログラミング入門 nrs

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2 Profile nrs（成瀬允宣） @nrslib 株式会社コドモン執行役員CTO 趣味：カンファレンス講演学生支援小学校支援写真

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3 今日のお話

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4 今日のお話

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5 今日のお話

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6 今日のお話

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7 今日のお話

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はじめに禁断の操作！？学びまとめ禁断の操作とその代償から学ぶメタプログラミング入門

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はじめに禁断の操作！？得られるものまとめ禁断の操作とその代償から学ぶメタプログラミング入門

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こんなことを思ったことはありませんか！？

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魔法使いになりたい

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12 ● 普通はできないことをやってのける！メタプログラミングは魔法のよう

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13 ● private なフィールドにアクセスしたり ● private なメソッドにアクセスしたり ● 定義されてないクラスをインスタンス化したりメタプログラミングは魔法のよう

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とっても便利ですね！！！

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15 ● メタの意味メタプログラミングとは「高位の」「上位の」といった意味

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16 ● コード自体をデータとして扱う技術メタプログラミングとは通常はデータを処理するコードメタプロはコード自体を扱う

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はじめに禁断の操作！？得られるものまとめ禁断の操作とその代償から学ぶメタプログラミング入門

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18 ● クラスの定義を扱うメタプログラミングの基本 var myClass = new MyClass(); var targetClazz = myClass.getClass();

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public class MyClass { private int privateField = 1; private void privateMethod() { System.out.println("This is a private method."); } }

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public class MyClass { private int privateField = 1; private void privateMethod() { System.out.println("This is a private method."); } } 恥ずかしがり屋さん

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try { var myClass = new MyClass(); var targetClazz = myClass.getClass(); var privateField = targetClazz.getDeclaredField("privateField"); privateField.setAccessible(true); var privateFieldValue = privateField.get(myClass); System.out.printf("My private field is: %s\n", privateFieldValue); var privateMethod = targetClazz.getDeclaredMethod("privateMethod"); privateMethod.setAccessible(true); privateMethod.invoke(myClass); } catch (NoSuchFieldException | IllegalAccessException | NoSuchMethodException | InvocationTargetException e) { System.err.println("基本リフレクションエラー: " + e.getMessage()); }

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メソッドを呼び出す

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private int privateCalculate(int a, int b) { int result = a * b + a - b; System.out.println("Private calculation: " + a + " * " + b + " + " + a + " - " + b + " = " + result); return result; } private void privateSetValue(String message, int number) { this.privateMessage = message; this.privateNumber = number; System.out.println("Private values updated: message='" + message + "', number=" + number); } private String privateComplexMethod(String[] words, boolean uppercase) { StringBuilder sb = new StringBuilder(); for (int i = 0; i < words.length; i++) { if (i > 0) sb.append(" "); sb.append(uppercase ? words[i].toUpperCase() : words[i].toLowerCase()); } String result = sb.toString(); System.out.println("Complex method processing: " + result); return result; } private static String privateStaticMethod(double value) { String formatted = String.format("%.2f", value); System.out.println("Static method processing: " + formatted); return "Processed: " + formatted; } いろんなメソッド用意しました

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var privateCalculateMethod = targetClazz.getDeclaredMethod( "privateCalculate", int.class, int.class); privateCalculateMethod.setAccessible(true); var result = privateCalculateMethod.invoke(myClass, 10, 5); System.out.printf("Private calculation result: %s\n", result);

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var complexMethod = targetClazz.getDeclaredMethod( "privateComplexMethod", String[].class, boolean.class); complexMethod.setAccessible(true); String[] args = {"Hello", "World", "Java"}; var complexResult = complexMethod.invoke(myClass, args, true); System.out.printf("Complex method result: %s\n", complexResult);

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var staticMethod = targetClazz.getDeclaredMethod("privateStaticMethod", double.class); staticMethod.setAccessible(true); var staticResult = staticMethod.invoke(null, 3.14159); System.out.printf("Static method result: %s\n", staticResult);

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コンストラクタを呼び出す

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public class SecureClass { private String secretData; private final String FINAL_VALUE = "変更不可"; public SecureClass(String data) { this.secretData = data; } private SecureClass() { this.secretData = "デフォルト値"; } @Override public String toString() { return "SecureClass{secretData='" + secretData + "'}"; } }

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Constructor privateConstructor = SecureClass.class.getDeclaredConstructor(); privateConstructor.setAccessible(true); SecureClass instance = privateConstructor.newInstance(); System.out.println("private コンストラクタから作成されたインスタンス: " + instance); public class SecureClass { private String secretData; private final String FINAL_VALUE = "変更不可"; public SecureClass(String data) { this.secretData = data; } private SecureClass() { this.secretData = "デフォルト値"; } @Override public String toString() { return "SecureClass{secretData='" + secretData + "'}"; } }

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Constructor privateConstructor = SecureClass.class.getDeclaredConstructor(); privateConstructor.setAccessible(true); SecureClass instance = privateConstructor.newInstance(); System.out.println("private コンストラクタから作成されたインスタンス: " + instance); private なコンストラクタを取得 public class SecureClass { private String secretData; private final String FINAL_VALUE = "変更不可"; public SecureClass(String data) { this.secretData = data; } private SecureClass() { this.secretData = "デフォルト値"; } @Override public String toString() { return "SecureClass{secretData='" + secretData + "'}"; } }

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Constructor privateConstructor = SecureClass.class.getDeclaredConstructor(); privateConstructor.setAccessible(true); SecureClass instance = privateConstructor.newInstance(); System.out.println("private コンストラクタから作成されたインスタンス: " + instance); インスタンス生成 public class SecureClass { private String secretData; private final String FINAL_VALUE = "変更不可"; public SecureClass(String data) { this.secretData = data; } private SecureClass() { this.secretData = "デフォルト値"; } @Override public String toString() { return "SecureClass{secretData='" + secretData + "'}"; } }

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48 ● ねじ曲げたルール ○ カプセル化ここまでの流れ

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変更禁止を破る

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SecureClass instance = new SecureClass("テスト"); Field finalField = SecureClass.class.getDeclaredField("FINAL_VALUE"); finalField.setAccessible(true); try { finalField.set(instance, "変更された値"); System.out.println("final フィールドの値を変更しました: " + finalField.get(instance)); instance.printFinalValue();

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デバッグ実行では変わってる

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public class SecureClass { public final String FINAL_VALUE = "変更不可"; public final String FINAL_VALUE2; private SecureClass() { FINAL_VALUE2 = "変更不可"; } public void printFinalValue() { System.out.println("FINAL_VALUE: " + FINAL_VALUE); } public void printFinalValue2() { System.out.println("FINAL_VALUE2: " + FINAL_VALUE2); } }

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No content

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変わってる

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public class SecureClass { private final String FINAL_VALUE = "変更不可"; private final String FINAL_VALUE2; private final MyClass myClass = new MyClass(); : public void printMyClassName() { System.out.println("MyClass name: " + myClass.name); } }

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Field finalClass = SecureClass.class.getDeclaredField("myClass"); finalClass.setAccessible(true); var myClass = new MyClass(); myClass.name = "changed"; finalClass.set(instance, myClass); instance.printMyClassName();

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70 ● ねじ曲げたルール ○ カプセル化 ○ 再代入不可ここまでの流れ

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動的にインスタンスを作る

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private static DynamicInterface createDynamicImplementation(String result) { return (DynamicInterface) java.lang.reflect.Proxy.newProxyInstance( DynamicInterface.class.getClassLoader(), new Class[]{DynamicInterface.class}, (proxy, method, args) -> { System.out.println("動的実装: " + method.getName() + " が呼び出されました"); if (args != null && args.length > 0) { System.out.println("引数: " + args[0]); } return result; } ); }

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DynamicInterface dynamic = createDynamicImplementation("動的に渡された戻り値"); String result = dynamic.dynamicMethod("動的生成されたメソッドの呼び出し"); System.out.println("動的に生成されたクラス: " + dynamic.getClass().getName()); System.out.println("実装されたインターフェース: " + java.util.Arrays.toString(dynamic.getClass().getInterfaces())); System.out.println("戻り値: " + result);

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インスタンスの動きを変える

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private static TargetInterface createEnhancedProxy(TargetClass original) { return (TargetInterface) java.lang.reflect.Proxy.newProxyInstance( TargetInterface.class.getClassLoader(), new Class[]{TargetInterface.class}, (proxy, method, args) -> { switch (method.getName()) { case "originalMethod": System.out.println("プロキシ: 元のメソッドを呼び出し前の処理"); original.originalMethod(); System.out.println("プロキシ: 元のメソッドを呼び出し後の処理"); return null; case "newMethod": System.out.println("プロキシ: 動的に追加されたメソッドの実行"); System.out.println("引数: " + (args != null && args.length > 0 ? args[0] : "なし")); return "動的メソッドの戻り値: " + (args != null && args.length > 0 ? args[0] : ""); default: return method.invoke(original, args); } } ); }

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TargetInterface enhanced = createEnhancedProxy(original); enhanced.originalMethod(); enhanced.newMethod("動的に追加されたメソッド");

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TargetInterface enhanced = createEnhancedProxy(original); enhanced.originalMethod(); enhanced.newMethod("動的に追加されたメソッド");

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TargetInterface enhanced = createEnhancedProxy(original); enhanced.originalMethod(); enhanced.newMethod("動的に追加されたメソッド");

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85 ● ねじ曲げたルール ○ カプセル化 ○ 再代入不可 ○ クラスは定義されたとおりに動くここまでの流れ

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はじめに禁断の操作！？得られるものまとめ禁断の操作とその代償から学ぶメタプログラミング入門

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87 ● シリアライゼーションたとえばなにができるのかオブジェクトとJSON変換

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88 ● Lombok たとえばなにができるのか @Data で getter/setter 自動生成

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89 ● Mockito たとえばなにができるのか @Mock でテストダブル作成

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90 ● Spring Data JPA たとえばなにができるのかリポジトリインターフェースから実装自動生成

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@RestController // ← リフレクション public class UserController { @Autowired // ← 動的プロキシ UserService userService; @GetMapping("/users/{id}") // ← リフレクション public User getUser(@PathVariable Long id) { // ← リフレクション return userService.findById(id); // ← 動的プロキシ } }

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はじめに禁断の操作！？得られるものまとめ禁断の操作とその代償から学ぶメタプログラミング入門

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93 ● メタプログラミングは諸刃の剣まとめ用法用量守って正しく使いましょう！

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95 ● X ○ @nrslib ● HomePage ○ https://nrslib.com/ ● YouTube ○ https://www.youtube.com/@nrslib おしまい