Javaにおけるデータ駆動プログラミングーオブジェクト指向、関数指向との比較

6月11日、insidejavaで「When to use Data-Oriented Programming v1.1 – Inside.java」と題した記事が公開された。この記事では、データ指向プログラミング（DOP）と関数型プログラミング（FP）、オブジェクト指向プログラミング（OOP）との比較について詳しく紹介されている。以下に、その内容を簡潔にまとめて紹介する。

データ指向プログラミング（DOP）とは

基本原則

データを型で表現する：
- データを透明かつ不変にモデル化する（通常はレコードを使用）。
- シールドインターフェースで代替案をモデル化する。
- データを可能な限り正確にモデル化し、合法な状態のみを表現する。
操作を他のクラスのメソッドとして実装する：
- 主にシールドインターフェース上で網羅的なswitch文を使用し、defaultブランチを使用しない。
- パターンマッチングを使用してデータを識別し、分解する。

推奨されるJavaバージョン

データ指向プログラミングを効果的に活用するためには、JDK 21以降のバージョンが推奨される。JDK 17ではレコードとシールドタイプが利用可能だが、switch文のパターンはJDK 21で最終化されている。単一アンダースコアによる名前のないパターンはJDK 22で最終化されたが、これは必須ではなく、省略しても対応可能である。

コードサンプル

以下は、データ指向プログラミングの基本概念を示すコードサンプルである。

// データクラスの定義
public sealed interface Shape permits Circle, Rectangle {
}

public record Circle(double radius) implements Shape {
}

public record Rectangle(double length, double width) implements Shape {
}

// 操作の実装
public class ShapeAreaCalculator {
    public double calculateArea(Shape shape) {
        return switch (shape) {
            case Circle c -> Math.PI * c.radius() * c.radius();
            case Rectangle r -> r.length() * r.width();
        };
    }
}

この例では、Shapeインターフェースを実装するCircleとRectangleクラスを定義し、それぞれの面積を計算するメソッドを持つShapeAreaCalculatorクラスを実装している。switch文を使用して各形状の面積を計算する部分に注目してほしい。

データ指向プログラミング（DOP）と関数型プログラミング（FP）、オブジェクト指向プログラミング（OOP）の比較

DOP：データの透明性と不変性を強調し、シールドインターフェースとパターンマッチングを活用する。
FP：関数の第一級市民性、イミュータビリティ、関数合成を重視する。
OOP：オブジェクトのカプセル化、継承、ポリモーフィズムを重視する。

それぞれのアプローチには利点と欠点があり、具体的なユースケースに応じて適切に選択することが重要である。

詳細はWhen to use Data-Oriented Programming v1.1 – Inside.javaを参照していただきたい。