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シールドクラスを
はじめよう
2024-10-27 JJUG CCC 2024 Fall
BABY JOB 株式会社 浅野 正貴 (@mackey0225)
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さて、みなさん！
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Java のバージョンは
何をつかっていますか？
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１: Java 7 以前
２: Java 8
３: Java 11
４: Java 17
５: Java 21
６: Java 22 以降
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１: Java 7 以前
２: Java 8
３: Java 11
４: Java 17
５: Java 21
６: Java 22 以降
今日の話は
Java 17 の追加機能です！
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１: Java 7 以前
２: Java 8
３: Java 11
４: Java 17
５: Java 21
６: Java 22 以降
この話で Ver.UP の
モチベ上げられたら嬉しい
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
自己紹介
名前：浅野 正貴
所属：BABY JOB 株式会社
最近はインフラや SRE がメイン
X: @mackey0225
タイトルは最近の O'Reilly の書籍より拝借
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
自己紹介
名前：浅野 正貴
所属：BABY JOB 株式会社
最近はインフラや SRE がメイン
X: @mackey0225
タイトルは最近の O'Reilly の書籍より拝借
JJUG CCC 2024 Fall
ロゴスポンサーです！！
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
諸注意
● 本セッションは Step UP なので基礎重視
● アクセス修飾子や static 修飾子は割愛
● コンストラクタやアクセッサも割愛
● 呼び方は「シール・クラス」が一般的
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
諸注意
● 本セッションは Step UP なので基礎重視
● アクセス修飾子や static 修飾子は割愛
● コンストラクタやアクセッサも割愛
● 呼び方は「シール・クラス」が一般的
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
アジェンダ
● sealed の概要
● 仕様と簡単な例
● 応用
● まとめ
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sealed の概要
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
どんな機能なの？
● sealed という名の通り、蓋をする
○ 継承・実装の関係を制限
● 宣言的な定義により、以下を実現
○ コンパイルフェーズでの整合性確保→保守性の向上
● リフレクション(黒魔術)も追加(今日は割愛)
● Project Amber のいち機能
○ Java 15 でプレビュー、Java 17 で正式追加
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
もう少し踏み込んで：Project Amber について
● 生産性向上を目的とした機能の提供
● 他の機能例
○ ローカル変数の var の導入
○ レコードクラス
○ switch のパターンマッチ
○ ﾊﾟﾌﾞﾘｯｸｽﾀﾃｨｯｸｳﾞｫｲﾄﾞﾒｲﾝ からの解放(現在 Preview)
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
もう少し踏み込んで：Project Amber について
詳細は下記
https://openjdk.org/projects/amber/
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仕様と簡単な例
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
シールドクラスにおける登場人物
● sealed 修飾子 / permits 句
● non-sealed 修飾子
● final 修飾子
● 修飾子なし
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
基本的な使い方（イメージ）
sealed class 親 permits 長子, 中間子, 末子 {}
sealed class 長子 extends 親 permits 孫 {}
final class 中間子 extends 親 {}
non-sealed class 末子 extends 親 {}
final class 孫 extends 長子 {}
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
sealed 修飾子 / permits
● Java 17 で正式追加
● 継承・実装する対象を制限する際に宣言
● permits 句内で許可対象を指定する
● 継承・実装側はさらに制限の指定が必要
○ sealed, non-sealed, final のいずれかを指定が必要
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
permits 句にない対象は継承・実装できない
sealed class 親 permits 子 {}
final class 子 extends 親 {} // こっちは OK
final class 他人 extends 親 {} // こっちは赤の他人なので NG
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
permits 句にない対象は継承・実装できない
sealed class 親 permits 子 {}
final class 子 extends 親 {} // こっちは OK
final class 他人 extends 親 {} // こっちは赤の他人なので NG
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
non-sealed 修飾子
● sealed と同じく Java 17 から正式追加
● sealed とは逆に継承や実装に制限をかけない
○ 以降は自由に継承・実装していいよ
● 元側で sealed がないのに宣言するとコンパイルエラー
○ 要は「何、勝手なこと言っているんだ？」状態
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
non-sealed 単独ではコンパイルエラー
class Foo {}
non-sealed class Bar extends Foo {} // 急な non-sealed はダメ
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
non-sealed 単独ではコンパイルエラー
class Foo {}
non-sealed class Bar extends Foo {} // 急な non-sealed はダメ
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
final 修飾子
● 当初から存在
● final がついたクラスを継承することはできない
● インターフェースには使えない(コンパイルエラー)
○ 実装前提だから、それはそう
● abstract とは併用できない(コンパイルエラー)
○ 継承前提だから、それはそう
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
修飾子なし
● 当初から存在
○ というか、無いのがある意味普通
● シールドクラスを継承時、修飾子なしはコンパイルエラー
○ インターフェースでも同様
○ ただし、暗黙的に final のものは問題なし
■ 例: record や enum など
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
スーパー側が sealed 設定時の挙動
sealed class Foo permits Bar {}
class Bar extends Foo {} // 継承元の sealed 修飾子を無視できない
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
スーパー側が sealed 設定時の挙動
sealed class Foo permits Bar {}
class Bar extends Foo {} // 継承元の sealed 修飾子を無視できない
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
スーパー側が sealed 設定時の挙動
sealed class Foo permits Bar {}
non-sealed class Bar extends Foo {}
class Baz extends Bar {} // これは OK
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
スーパー側が sealed 設定時の挙動
sealed class Foo permits Bar {}
non-sealed class Bar extends Foo {}
class Baz extends Bar {} // これは OK
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
スーパー側が sealed 設定時の挙動
sealed interface Foo permits Bar {}
record Bar(int id) implements Foo {} // これは OK (暗黙的 final)
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
スーパー側が sealed 設定時の挙動
sealed interface Foo permits Bar {}
record Bar(int id) implements Foo {} // これは OK (暗黙的 final)
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応用例
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
応用例のお品書き
● パターンマッチにおける網羅性
● 代数的データ型(Algebraic Data Types)
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
switch のパターンマッチ
● Java 21 から以下が追加されている
○ JEP 441: Pattern Matching for switch
○ https://openjdk.org/jeps/441
● case ラベルに型を記述して条件分岐できる
○ 具体的な仕様はこのあと説明
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https://openjdk.org/jeps/441 より
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https://openjdk.org/jeps/441 より
if else と instanceof を
組み合わせて実装
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https://openjdk.org/jeps/441 より
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case ラベルに型を書くことで
条件分岐ができる
https://openjdk.org/jeps/441 より
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https://openjdk.org/jeps/441 より
加えて、switch 「式」なので、
再代入せず、直接 return している
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
パターンマッチにおける網羅性【sealed 不使用】
interface 決済 {}
class 現金決済 implements 決済 {}
class クレカ決済 implements 決済 {}
switch (k) {
case 現金決済 g -> System.out.println("現金");
case クレカ決済 c -> System.out.println("クレカ");
}
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
パターンマッチにおける網羅性【sealed 不使用】
interface 決済 {}
class 現金決済 implements 決済 {}
class クレカ決済 implements 決済 {}
switch (k) {
case 現金決済 g -> System.out.println("現金");
case クレカ決済 c -> System.out.println("クレカ");
}
このままでもいけそうな気がするけど、
default が必要 → コンパイルエラー
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
パターンマッチにおける網羅性【sealed 不使用】
interface 決済 {}
class 現金決済 implements 決済 {}
class クレカ決済 implements 決済 {}
switch (k) {
case 現金決済 g -> System.out.println("現金");
case クレカ決済 c -> System.out.println("クレカ");
default -> System.out.println("デフォルト ");
}
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
パターンマッチにおける網羅性【sealed 不使用】
interface 決済 {}
class 現金決済 implements 決済 {}
class クレカ決済 implements 決済 {}
switch (k) {
case 現金決済 g -> System.out.println("現金");
case クレカ決済 c -> System.out.println("クレカ");
default -> System.out.println("デフォルト ");
}
では、sealed を
使うとどうなるか？
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
パターンマッチにおける網羅性【sealed 使用】
sealed interface 決済 permits 現金決済, クレカ決済 {}
final class 現金決済 implements 決済 {}
final class クレカ決済 implements 決済 {}
switch (k) {
case 現金決済 g -> System.out.println("現金");
case クレカ決済 c -> System.out.println("クレカ");
}
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
パターンマッチにおける網羅性【sealed 使用】
sealed interface 決済 permits 現金決済, クレカ決済 {}
final class 現金決済 implements 決済 {}
final class クレカ決済 implements 決済 {}
switch (k) {
case 現金決済 g -> System.out.println("現金");
case クレカ決済 c -> System.out.println("クレカ");
}
実装するクラスが明示して列挙されているので
default が不要になった！＼(^o^)／
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
パターンマッチにおける網羅性【sealed 使用】
sealed interface 決済 permits 現金決済, クレカ決済 {}
final class 現金決済 implements 決済 {}
final class クレカ決済 implements 決済 {}
switch (k) {
case 現金決済 g -> System.out.println("現金");
case クレカ決済 c -> System.out.println("クレカ");
}
実装するクラスが明示して列挙されているので
default が不要になった！＼(^o^)／
え、メリットって
それだけ？
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
パターンマッチにおける網羅性【sealed 使用】
sealed interface 決済 permits 現金決済, クレカ決済 {}
final class 現金決済 implements 決済 {}
final class クレカ決済 implements 決済 {}
switch (k) {
case 現金決済 g -> System.out.println("現金");
case クレカ決済 c -> System.out.println("クレカ");
}
実装するクラスが明示して列挙されているので
default が不要になった！＼(^o^)／
いやいや
それだけじゃないんよ
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
新たに実装が増えたとき
sealed interface 決済 permits 現金決済, クレカ決済 {}
final class 現金決済 implements 決済 {}
final class クレカ決済 implements 決済 {}
switch (k) {
case 現金決済 g -> System.out.println("現金");
case クレカ決済 c -> System.out.println("クレカ");
}
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
新たに実装が増えたとき
sealed interface 決済 permits 現金決済, クレカ決済 , QR決済 {}
final class 現金決済 implements 決済 {}
final class クレカ決済 implements 決済 {}
final class QR決済 implements 決済 {}
switch (k) {
case 現金決済 g -> System.out.println("現金");
case クレカ決済 c -> System.out.println("クレカ");
}
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
新たに実装が増えたとき
sealed interface 決済 permits 現金決済, クレカ決済 , QR決済 {}
final class 現金決済 implements 決済 {}
final class クレカ決済 implements 決済 {}
final class QR決済 implements 決済 {}
switch (k) {
case 現金決済 g -> System.out.println("現金");
case クレカ決済 c -> System.out.println("クレカ");
}
コンパイルフェーズで
QR決済ラベルが足りない指摘をしてくれる
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
新たに実装が増えたとき
sealed interface 決済 permits 現金決済, クレカ決済 , QR決済 {}
final class 現金決済 implements 決済 {}
final class クレカ決済 implements 決済 {}
final class QR決済 implements 決済 {}
switch (k) {
case 現金決済 g -> System.out.println("現金");
case クレカ決済 c -> System.out.println("クレカ");
}
コンパイルフェーズで
QR決済ラベルが足りない指摘をしてくれる
実装漏れや考慮漏れを防げる
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
応用例のお品書き
● パターンマッチにおける網羅性
● 代数的データ型(Algebraic Data Types)
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
代数的データ型
代数的データ型(Algebraic Data Types)とは...
● 集合の 直和 と 直積 で型を表現する
○ 直和：enum クラス（どれか一つをとる）
○ 直積：record クラス（カラムの掛け合わ
せ）
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
代数的データ型
代数的データ型(Algebraic Data Types)とは...
● 集合の 直和 と 直積 で型を表現する
○ 直和：enum クラス（どれか一つをとる）
○ 直積：record クラス（カラムの掛け合わ
せ）
とりあえず、雰囲気だけでOK！
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
● 契約ID
例：契約状態の表現
未契約
● 契約ID
● 開始日
● 契約ID
● 開始日
● 終了日
契約中 解約
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
● 契約ID
例：契約状態の表現
未契約
● 契約ID
● 開始日
● 契約ID
● 開始日
● 終了日
契約中 解約
状態で必要な項目（開始日と終了日）の有無が異なる
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
例：契約状態の表現(代数的データ型でない)
enum 契約状態 {未契約,契約中,解約;}
class 契約 {
int id;
LocalDate 開始日;
LocalDate 終了日;
契約状態 契約状態;
}
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
例：契約状態の表現(代数的データ型でない)
enum 契約状態 {未契約,契約中,解約;}
class 契約 {
int id;
LocalDate 開始日;
LocalDate 終了日;
契約状態 契約状態;
}
// 未契約の生成
new 契約(1, null, null, 契約状態.未契約);
// 契約中の生成
new 契約(2, 開始日, null, 契約状態.契約中);
// 解約の生成
new 契約(3, 開始日, 終了日, 契約状態.解約);
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
例：契約状態の表現(代数的データ型でない)
enum 契約状態 {未契約,契約中,解約;}
class 契約 {
int id;
LocalDate 開始日;
LocalDate 終了日;
契約状態 契約状態;
}
// 未契約の生成
new 契約(1, null, null, 契約状態.未契約);
// 契約中の生成
new 契約(2, 開始日, null, 契約状態.契約中);
// 解約の生成
new 契約(3, 開始日, 終了日, 契約状態.解約);
状態に応じて、不要な日付項目に null いれる
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
例：契約状態の表現(代数的データ型でない)
enum 契約状態 {未契約,契約中,解約;}
class 契約 {
int id;
LocalDate 開始日;
LocalDate 終了日;
契約状態 契約状態;
}
// 未契約の生成
new 契約(1, null, null, 契約状態.未契約);
// 契約中の生成
new 契約(2, 開始日, null, 契約状態.契約中);
// 解約の生成
new 契約(3, 開始日, 終了日, 契約状態.解約);
状態に応じて、不要な日付項目に null いれる
整合性をロジック・コードで担保する 💪
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
例：契約状態の表現(代数的データ型でない)
enum 契約状態 {未契約,契約中,解約;}
class 契約 {
int id;
LocalDate 開始日;
LocalDate 終了日;
契約状態 契約状態;
}
// 未契約の生成
new 契約(1, null, null, 契約状態.未契約);
// 契約中の生成
new 契約(2, 開始日, null, 契約状態.契約中);
// 解約の生成
new 契約(3, 開始日, 終了日, 契約状態.解約);
状態に応じて、不要な日付項目に null いれる
整合性をロジック・コードで担保する 💪
バリデーションや複雑なファクトリが増える... ☹
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
例：契約状態の表現(代数的データ型でない)
enum 契約状態 {未契約,契約中,解約;}
class 契約 {
int id;
LocalDate 開始日;
LocalDate 終了日;
契約状態 契約状態;
}
// 未契約の生成
new 契約(1, null, null, 契約状態.未契約);
// 契約中の生成
new 契約(2, 開始日, null, 契約状態.契約中);
// 解約の生成
new 契約(3, 開始日, 終了日, 契約状態.解約);
状態に応じて、不要な日付項目に null いれる
整合性をロジック・コードで担保する 💪
バリデーションや複雑なファクトリが増える... ☹
そこに時間や労力を
掛けるのはもったいないかも
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
例：契約状態の表現(代数的データ型)
sealed interface 契約 permits 未契約, 契約中, 解約 { int id(); }
record 未契約(int id) implements 契約 {}
record 契約中(int id, LocalDate 開始日) implements 契約 {}
record 解約(int id, LocalDate 開始日, LocalDate 終了日)
implements 契約 {}
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
例：契約状態の表現(代数的データ型)
sealed interface 契約 permits 未契約, 契約中, 解約 { int id(); }
record 未契約(int id) implements 契約 {}
record 契約中(int id, LocalDate 開始日) implements 契約 {}
record 解約(int id, LocalDate 開始日, LocalDate 終了日)
implements 契約 {}
// 未契約の生成
new 未契約(1);
// 契約中の生成
new 契約中(2, 開始日);
// 解約の生成
new 解約(3, 開始日, 終了日);
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
例：契約状態の表現(代数的データ型)
sealed interface 契約 permits 未契約, 契約中, 解約 { int id(); }
record 未契約(int id) implements 契約 {}
record 契約中(int id, LocalDate 開始日) implements 契約 {}
record 解約(int id, LocalDate 開始日, LocalDate 終了日)
implements 契約 {}
// 未契約の生成
new 未契約(1);
// 契約中の生成
new 契約中(2, 開始日);
// 解約の生成
new 解約(3, 開始日, 終了日);
不要な項目は設定できない
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
例：契約状態の表現(代数的データ型)
sealed interface 契約 permits 未契約, 契約中, 解約 { int id(); }
record 未契約(int id) implements 契約 {}
record 契約中(int id, LocalDate 開始日) implements 契約 {}
record 解約(int id, LocalDate 開始日, LocalDate 終了日)
implements 契約 {}
// 未契約の生成
new 未契約(1);
// 契約中の生成
new 契約中(2, 開始日);
// 解約の生成
new 解約(3, 開始日, 終了日);
不要な項目は設定できない
型で整合性を担保し、型で表現する
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
例：契約状態の表現(代数的データ型)
sealed interface 契約 permits 未契約, 契約中, 解約 { int id(); }
record 未契約(int id) implements 契約 {}
record 契約中(int id, LocalDate 開始日) implements 契約 {}
record 解約(int id, LocalDate 開始日, LocalDate 終了日)
implements 契約 {}
// 未契約の生成
new 未契約(1);
// 契約中の生成
new 契約中(2, 開始日);
// 解約の生成
new 解約(3, 開始日, 終了日);
不要な項目は設定できない
型で整合性を担保し、型で表現する
コンパイル時に気づくことができる
さらに先のパターンマッチとの併用でより効果的に扱える
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まとめ
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
まとめ
● コンパイルフェーズで防げるのは魅力
● その他の機能と組み合わせることで型の表現力が上がる
● とはいえ、チームの状況に合わせてね
○ 用法用量を守ることが大事
● 大前提が Java 17
○ 定期的なバージョンアップも必要
○ Java はドンドン進化する
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
参考
[Project Amber について]
https://openjdk.org/projects/amber/
https://openjdk.org/projects/amber/design-notes/rec
ords-and-sealed-classes
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シールドクラスをはじめよう #jjug_ccc #jjug_ccc_i
参考
[Sealed Classes]
https://openjdk.org/jeps/409
[Pattern Matching for switch]
https://openjdk.org/jeps/441
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ご清聴いただき
ありがとうございました