Clojureコレクションで探るimmutableでpersistentな世界
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関数型言語Clojureを通して不変で永続的なコレクションに触れてみよう!
![lagénorhynque 🐬カマイルカ
(defprofile lagénorhynque
:id @lagenorhynque
:readings ["/laʒenɔʁɛ̃
k/" "ラジェノランク"]
:aliases ["カマイルカ" "🐬"]
:languages [Java Japanese ; native languages
Clojure Haskell ; functional languages
English français] ; European languages
:interests [programming
language-learning
law politics
mathematics])](https://image.slidesharecdn.com/exploring-immutable-persistent-world-with-clojure-collections-220930103354-4c7b8896/85/Clojure-immutable-persistent-2-320.jpg)
![Clojure
非オブジェクト指向・関数型言語
動的型付き言語
JVM言語
オブジェクト指向を嫌い関数型を志向したLisp
;; 関数の定義
user=> (defn hello [x]
(println (str "Hello, " x "!")))
#'user/hello
;; 関数の呼び出し(適用)
user=> (hello "Clojure")
Hello, Clojure!
nil](https://image.slidesharecdn.com/exploring-immutable-persistent-world-with-clojure-collections-220930103354-4c7b8896/85/Clojure-immutable-persistent-12-320.jpg)
![[Java]
の実装のひとつ
immutableでephemeralな可変長配列
java.util.ArrayList
user=> (def xs (java.util.ArrayList.))
#'user/xs
user=> xs
[]
user=> (def ys ; ysに束縛
#_=> (doto xs
#_=> (.add 1) ; 破壊的に要素追加
#_=> (.add 2)
#_=> (.add 3)))
#'user/ys
user=> ys
[1 2 3]
user=> (identical? xs ys) ; オブジェクトの同一性を確認
true
java.util.List](https://image.slidesharecdn.com/exploring-immutable-persistent-world-with-clojure-collections-220930103354-4c7b8896/85/Clojure-immutable-persistent-14-320.jpg)
![[Java] unmodifiable (view) list
user=> (def xs
#_=> (doto (java.util.ArrayList.)
#_=> (.add 1)
#_=> (.add 2)
#_=> (.add 3)))
#'user/xs
user=> xs
[1 2 3]
user=> (def ys (java.util.Collections/unmodifiableList xs)) ; 変
#'user/ys
user=> (.add ys 4) ; 破壊的更新操作はできない
Execution error (UnsupportedOperationException) at java.util.Col
modifiableCollection/add (Collections.java:1067).
null](https://image.slidesharecdn.com/exploring-immutable-persistent-world-with-clojure-collections-220930103354-4c7b8896/85/Clojure-immutable-persistent-15-320.jpg)
![コレクション(ここではList)に対する変更不可能な
ビュー
もとのコレクションやその要素がmutableなら
immutableではない
もとのコレクションが(実質的に) immutableであ
る、もしくはこのビューを介してのみ操作できる
状態であれば実質的にimmutable
cf.
user=> (.add xs 4) ; もとのリストは破壊的更新操作ができる
true
user=> xs
[1 2 3 4]
user=> ys ; 変更不可能なビューにも波及する
[1 2 3 4]
java.util.Collection](https://image.slidesharecdn.com/exploring-immutable-persistent-world-with-clojure-collections-220930103354-4c7b8896/85/Clojure-immutable-persistent-16-320.jpg)
![[Clojure]
の実装
immutableでpersistentな可変長配列
の一種
ベクター(vector)
user=> (def xs []) ; 初期化
#'user/xs
user=> xs
[]
user=> (def ys (conj xs 1 2 3)) ; 要素追加してysに束縛(破壊的更新操作
#'user/ys
user=> ys
[1 2 3]
user=> (identical? xs ys) ; オブジェクトの同一性を確認
false
clojure.lang.IPersistentVector
HAMT (hash array mapped trie)](https://image.slidesharecdn.com/exploring-immutable-persistent-world-with-clojure-collections-220930103354-4c7b8896/85/Clojure-immutable-persistent-17-320.jpg)
![Clojure
Clojure
Clojure - Data Structures
Clojure - Sequences
Clojure - Transient Data Structures
Clojure - Datatypes: deftype, defrecord and
reify
Clojure Applied: From Practice to Practitioner
Clojure Performance Guarantees [Stefan Tilkov’s
Blog]
clojure/core.rrb-vector: RRB-Trees in Clojure](https://image.slidesharecdn.com/exploring-immutable-persistent-world-with-clojure-collections-220930103354-4c7b8896/85/Clojure-immutable-persistent-25-320.jpg)
Clojureコレクションで探るimmutableでpersistentな世界
- 2. lagénorhynque 🐬カマイルカ (defprofile lagénorhynque :id @lagenorhynque :readings ["/laʒenɔʁɛ̃ k/" "ラジェノランク"] :aliases ["カマイルカ" "🐬"] :languages [Java Japanese ; native languages Clojure Haskell ; functional languages English français] ; European languages :interests [programming language-learning law politics mathematics])
- 3. 1. 改めて関数型プログラミング(言語)とは? 2. JavaとClojureのコレクションを調べてみよう 3. Clojureコレクションの全体像 4. 局所的にミュータビリティがほしいとき 5. 独自コレクションを実装しよう
- 5. 定義例 関数型プログラミング(functional programming; FP) 副作用を可能な限り避ける(局所化する)プログラ ミングスタイル 関数型プログラミング言語(functional programming language; FPL) 関数型プログラミングが実践しやすいように設計 されている言語
- 6. 再代入不可な変数が定義可能であればFPL? const, final, val, etc. それを活用していればFPしていることになる? ラムダ式があり高階関数が豊富に提供されていれば FPL? filter, map, reduce, etc. それを活用していればFPしていることになる?
- 8. 私🐬が期待する実用的なFPLのイメージ: 不変で永続的なデータ構造(immutable persistent data structures) が豊富に提供さ れ、容易に定義可能 そうでないデータ構造は非中心的な位置付け i.e. immutableでpersistentがデフォルト FP もできる言語をFPLと呼びたくはない
- 11. Java オブジェクト指向・非関数型言語 静的型付き言語 JVM言語 関数型プログラミング関連機能が充実してきた // メソッドの定義 jshell> void hello(Object x) { ...> System.out.println("Hello, %s!".formatted(x)); ...> } | created method hello(Object) // メソッドの呼び出し jshell> hello("Java") Hello, Java!
- 12. Clojure 非オブジェクト指向・関数型言語 動的型付き言語 JVM言語 オブジェクト指向を嫌い関数型を志向したLisp ;; 関数の定義 user=> (defn hello [x] (println (str "Hello, " x "!"))) #'user/hello ;; 関数の呼び出し(適用) user=> (hello "Clojure") Hello, Clojure! nil
- 13. 参考: Scala オブジェクト指向・関数型言語 静的型付き言語 JVM言語 オブジェクト指向に関数型が溶け込んだ言語 // メソッドの定義 scala> def hello(x: Any): Unit = | println(s"Hello, $x!") def hello(x: Any): Unit // メソッドの呼び出し scala> hello("Scala") Hello, Scala!
- 14. [Java] の実装のひとつ immutableでephemeralな可変長配列 java.util.ArrayList user=> (def xs (java.util.ArrayList.)) #'user/xs user=> xs [] user=> (def ys ; ysに束縛 #_=> (doto xs #_=> (.add 1) ; 破壊的に要素追加 #_=> (.add 2) #_=> (.add 3))) #'user/ys user=> ys [1 2 3] user=> (identical? xs ys) ; オブジェクトの同一性を確認 true java.util.List
- 15. [Java] unmodifiable (view) list user=> (def xs #_=> (doto (java.util.ArrayList.) #_=> (.add 1) #_=> (.add 2) #_=> (.add 3))) #'user/xs user=> xs [1 2 3] user=> (def ys (java.util.Collections/unmodifiableList xs)) ; 変 #'user/ys user=> (.add ys 4) ; 破壊的更新操作はできない Execution error (UnsupportedOperationException) at java.util.Col modifiableCollection/add (Collections.java:1067). null
- 16. コレクション(ここではList)に対する変更不可能な ビュー もとのコレクションやその要素がmutableなら immutableではない もとのコレクションが(実質的に) immutableであ る、もしくはこのビューを介してのみ操作できる 状態であれば実質的にimmutable cf. user=> (.add xs 4) ; もとのリストは破壊的更新操作ができる true user=> xs [1 2 3 4] user=> ys ; 変更不可能なビューにも波及する [1 2 3 4] java.util.Collection
- 17. [Clojure] の実装 immutableでpersistentな可変長配列 の一種 ベクター(vector) user=> (def xs []) ; 初期化 #'user/xs user=> xs [] user=> (def ys (conj xs 1 2 3)) ; 要素追加してysに束縛(破壊的更新操作 #'user/ys user=> ys [1 2 3] user=> (identical? xs ys) ; オブジェクトの同一性を確認 false clojure.lang.IPersistentVector HAMT (hash array mapped trie)
- 19. Clojureコレクションに関するインターフェース ref. (p. 38) Clojure Applied
- 20. 参考: Scala不変コレクションのトレイト Traversable Iterable Seq Set Map IndexedSeq LinearSeq SortedSet SortedMap BitSet ref. 可変コレクションおよび不変コレクション| Collections | Scala Documentation
- 21. Clojureコレクションの性能特性 ref. Clojure Performance Guarantees
- 22. Scala不変コレクション(列型)の性能特性 ref. 性能特性| Collections | Scala Documentation
- 24. Further Reading
- 25. Clojure Clojure Clojure - Data Structures Clojure - Sequences Clojure - Transient Data Structures Clojure - Datatypes: deftype, defrecord and reify Clojure Applied: From Practice to Practitioner Clojure Performance Guarantees [Stefan Tilkov’s Blog] clojure/core.rrb-vector: RRB-Trees in Clojure
- 26. Scala Java Scala 可変コレクションおよび不変コレクション| Collections | Scala Documentation 性能特性| Collections | Scala Documentation Java SE 17 & JDK 17 The Collections Framework (Java SE 17 & JDK 17)
- 27. Kotlin JavaScript Python Kotlin/kotlinx.collections.immutable: Immutable persistent collections for Kotlin immutable-js/immutable-js: Immutable persistent data collections for Javascript which increase efficiency and simplicity. tobgu/pyrsistent: Persistent/Immutable/Functional data structures for Python