ご無沙汰しています。最近カレーがマイブームのプロダクトグループ所属エンジニアのあおいの(@AoiroAoino)です。
私事ですが、前回書いた記事にも登場したMonocleというライブラリのコミッターになりました。
で、早速なんか記事書いてと言われました()ので、今回はとりあえず代表的な(?) Lensについて、適当に書こうかなと思います。
Lens とは？
例えば、こんな感じのデータ構造と、その適当なインスタンスがあったとします。
case class Job(id: Int)
case class Player(name: String, job: Job)
case class Game(player: Player, stage: Int)
val game1 = Game(Player("Aoino", Job(3)), 1)
このネストしたgame1の一番深いところ、AoinoさんのJobのidを書き換えようとした時にみなさんどうしますか？
copyメソッドを使って
game1.copy( player = game1.player.copy( job = game1.player.job.copy( id = 20 ) ) )
とするか、case class Game(...) の中に
def setJob(newId: Int): Game = this match {
case Game(Player(name, Job(id)), stage) => Game(Player(name, Job(newId)), stage)
}
ってメソッドを定義する感じですかね？
前者はcopyメソッドのネストで辛いし、後者はcase class Game内にPlayerやJobが持つフィールドごとにsetXXXって一々定義するの、うーん、微妙ですね。
いっそmutableにでもしてしまった方が、直感的でわかりやすくかけたりしますよね。
game1.player1.job.id = 5
とはいえ、もちろんimmutableのが良いし、でもって欲張ってmutableのような表現が欲しくなっちゃいますね。そこでLensの登場です。
とてもざっくり誤解を恐れずに言うと、Lensとはgetter/setterの性質を持った関数(みたいなもの)であり、取得したり変更したいフィールドに対する参照のようなものです。
故に、Functional Reference とかって名称で呼ばれていたりもするみたいです。
さて、ではひとまずJobに対してLensを定義してみましょう。
※MonocleでLensを定義(生成)する方法は複数ありますが、次節で詳しく説明します。
val idLens: Lens[Job, Int] =
Lens[Job, Int](_.id)(i => job => job.copy(id = i))
このidLensがお待ちかねの「Jobのidに対するLens」です。
なので、この参照に対するgetメソッドに、Jobのインスタンスを渡すとidの値が得られますし、setやmodifyで値を書き換えることができます。
val job1 = Job(1)
val job2 = Job(2)
idLens.get(job1)
idLens.get(job2)
idLens.set(100)(job1)
idLens.modify(_ + 10)(job2)
さてさて、Jobに関しては良さそうですが、元々の話ではネストしているgame1のJobのidを書き換えたいっていう話でしたね？ひとまずはGameからJobに至るまでのLensを定義しておきましょう。
val jobLens: Lens[Player, Job] =
Lens[Player, Job](_.job)(j => player => player.copy(job = j))
val playerLens: Lens[Game, Player] =
Lens[Game, Player](_.player)(p => game => game.copy(player = p))
単純にgetするだけであれば、playerLens.getしてjobLens.getしてidLens.getすればいいですね。
idLens.get( jobLens.get( playerLens.get(game1) ))
で、setは.....こんな感じ.....かな.....
playerLens.set(jobLens.set(idLens.set(100)(jobLens.get(playerLens.get(game1))))(playerLens.get(game1)))(game1)
//=> Game(Player(Aoino,Job(100)),1)
んー、しかしながら、このままだとcopyやヘルパーメソッドを定義した時と比べて大変辛い.....
あれ？でも特にgetの形、見覚えありませんか？はいそうです、関数合成の話でよく見かけるパターンですね。そう、Lensも同様に合成することができるんです。
※そもそも元になったHaskellの場合、Lens は(実装方法にもよりますが?)関数として表現され、合成関数として表されます。
しかし、残念ながらMonocleの場合、Lensはデータ構造として表現されているので、厳密には「関数の合成」ではないですけれど。
MonocleでLensを合成する場合はcomposeLensメソッドを使用します。関数を合成する時と同様、順番には注意です。
(playerLens composeLens jobLens composeLens idLens) get game1
(playerLens composeLens jobLens composeLens idLens).set(20)(game1)
(playerLens composeLens jobLens composeLens idLens).modify(_ + 7)(game1)
またはcomposeLensのエイリアスメソッドである^|->を使用するともう少し短くかけます。
(playerLens ^|-> jobLens ^|-> idLens) get game1
(playerLens ^|-> jobLens ^|-> idLens).set(20)(game1)
(playerLens ^|-> jobLens ^|-> idLens).modify(_ + 7)(game1)
さてさて、ご覧の通りスッキリ書けましたね？
Lensの合成は冒頭で述べた通り「取得したり変更したいフィールドに対する参照のようなもの」であり、その参照してるフィールドに対して、値を取得したり、書き換えたりができるというのがお分かり頂けたかと思います。
このように、Lens はネストしたデータに対するimmutableで簡潔な操作を提供してくれる素敵な概念です。
Monocleを試してみよう
さて、今度はMonocleでLensを定義する方法に焦点を当ててみようと思います。
前節ではgetter/setterを渡して自前で頑張っていましたが、Lensを定義する方法はv1.2.0-M1現在、三種類あります。
自前で頑張る
前節で説明のためにgetter/setterを渡して自前で作った方法です。
import monocle.Lens
val idLens: Lens[Job, Int] =
Lens[Job, Int](_.id)(i => job => job.copy(id = i))
カリー化されていますが、第一引数がgetter、第二引数がsetterです。一応setterの方は引数の順番に注意が必要です。
定義に忠実なので理解しやすいですが、いざ自分で定義しようとするといささか面倒な方法です。
GenLensマクロを使う
恐らく、MonocleでLensを定義しようとした際に一番使われている生成方法です。
内部的には上記自前で頑張るコードをマクロで生成してるだけです。
import monocle.Lens
import monocle.macros.GenLens
val idLens: Lens[Job, Int] = GenLens[Job, Int](_.id)
val jobLens: Lens[Player, Job] = GenLens[Player, Job](_.job)
val idLens: Lens[Game, Player] = GenLens[Game, Player](_.player)
また、以下のような使い方もできます。
import monocle.Lens
import monocle.macros.GenLens
val gen: GenLens[Game] = GenLens[Game]
val playerLens: Lens[Game, Player] = gen(_.player)
val stage: Lens[Game, Int] = gen(_.stage)
import monocle.Lens
import monocle.macros.GenLens
val idLens: Lens[Game, Int] = GenLens[Game](_.player.job.id)
自前で定義するよりも楽で、次に紹介する@Lensesよりも扱いやすいので、基本的にはGenLensを使えばいいと思います。
case class定義時に@Lensesアノテーションをつけると、コンパニオンオブジェクト内に各プロパティに対するLensが定義されます。
macro paradise を使用した機能なので、(例えばsbtで開発を行う場合は)下記プラグインを追加する必要があります。
addCompilerPlugin("org.scalamacros" %% "paradise" % "2.1.0-M5" cross CrossVersion.full)
使い方は以下の通り。
@Lenses
case class Game(player: Player, stage: Int)
Game.player.get(game1)
Game.stage.get(game1)
大変強力な機能ですが、そもそも macro paradise が experimental な機能であり、また、case class定義時にしか使用できない為、
以外と扱いにくいのが現状です。あくまで実験的な機能と捉えるのがいいでしょう。
おまけ
MonocleのREADMEに従って、build.sbtファイルを書けばすぐにでも使い始めることができますが、もっと簡単にMonocleを試せるようgiter8のテンプレートを作ってみました。
※giter8の導入方法に関しては、giter8のREADMEを参照してください。
使い方は簡単で、
$ g8 aoiroaoino/monocle-template
をコマンドラインで実行し、名前やScala, Monocleのバージョンなどを指定してやるだけです。
何も指定しない場合、ScalaやMonocleのバージョンはデフォルトで最新を指定するようになっているので、とりあえずnameだけ指定してやればいいと思います。
まとめ
今回はLensについてのみざっくりと適当に書きましたが、ほかにもPrismやTraversalなどの概念があり、Optics(LensやらPrismやらの総称)は大変興味深く非常に面白い概念です。
これがHaskellだけでなく、Scalaでも使えるなんてとてもワクワクしますね！以上、あおいの(@AoiroAoino)がお送りしました。
(´-`).oO（あ、個人的に弊社では、MonocleやOpticsに興味のあるエンジニアさんを募集しています！
