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Sodium で関数型リアクティブプログラミング

Java FRP

関数型リアクティブプログラミング(FRP)用のライブラリ Sodium を試してみました。

Sodium には現時点で JavaHaskellC++C# 用のライブラリが用意されていますが(Embedded-C や Rust 用のライブラリも実装中の模様)、今回は Java 用のモジュールを使います。

今回のソースは http://github.com/fits/try_samples/tree/master/blog/20141123/

はじめに

Sodium の Java 用モジュールは Maven のセントラルリポジトリ等で配布されていないようなので、ソースを取得してビルドする事にします。

ビルドには Java 8 と Apache Ant を使います。(build.xml の source・target が 1.8 となっています)

ビルド例
$ git clone https://github.com/SodiumFRP/sodium.git
・・・
$ cd sodium/java
$ ant

ビルドに成功すると sodium/sodium.jar ファイルが生成されます。

Event と Behavior

Sodium では下記のような EventBehavior を組み合わせて処理を組み立てます。

クラス 特徴 現在値の取得(sample メソッド イベント受信(listen メソッド
Event 離散的なストリームを扱う ×
Behavior 連続的なストリームを扱う ×

Event の処理内容

まずは Event を単純に listen するだけの処理を実装してみます。

Event に何らかの値を送信する(イベントを発火させる)には Event のサブクラスである EventSinksend メソッドを使います。

なお、今回のようなサンプルでは Listenerunlisten する必要は無いのですが、一応入れています。

EventSample.java
import sodium.*;

class EventSample {
    public static void main(String... args) {

        EventSink<String> es = new EventSink<>();
        Listener esl = es.listen(System.out::println);

        es.send("ES1");

        System.out.println("---");

        es.send("ES2");

        esl.unlisten();
    }
}

実行結果は下記の通りです。

EventSink へ send した値 (ES1ES2) が listen の処理 (System.out::println) へ渡されています。

ビルドと実行
> javac -cp sodium.jar EventSample.java

> java -cp .;sodium.jar EventSample

ES1
---
ES2

Behavior の処理内容

次は、Behavior のカレント値の変更を listen してみます。

Behavior を直接 listen する事はできませんが、updatesvalue メソッドを使えば Behavior の値の変更に対応した Event を取得できます。

updates と value の違いは、取得した Event が listen 時にカレント値を含むかどうかの違いです。

動作としては RxJava の PublishSubject と BehaviorSubject にそれぞれ該当すると思います。

Behavior の Event 取得メソッド listen 時のカレント値の扱い RxJava の類似クラス
updates 含まない rx.subjects.PublishSubject
value 含む rx.subjects.BehaviorSubject

Event と同様に Behavior のカレント値を変更するには BehaviorSinksend メソッドを使います。

BehaviorSample.java
import sodium.*;

class BehaviorSample {
    public static void main(String... args) {
        updatesSample();

        System.out.println("");

        valueSample();
    }
    // updates メソッドのサンプル
    private static void updatesSample() {
        System.out.println("*** Behavior.updates sample ***");

        BehaviorSink<String> bh = new BehaviorSink<>("BH1");
        Listener bhl = bh.updates().listen( msg -> System.out.println("behavior: " + msg) );

        bh.send("BH2");

        System.out.println("---");

        bh.send("BH3");

        bhl.unlisten();
    }
    // value メソッドのサンプル
    private static void valueSample() {
        System.out.println("*** Behavior.value sample ***");

        BehaviorSink<String> bh = new BehaviorSink<>("BH1");
        Listener bhl = bh.value().listen( msg -> System.out.println("behavior: " + msg) );

        bh.send("BH2");

        System.out.println("---");

        bh.send("BH3");

        bhl.unlisten();
    }
}

value メソッドの場合のみ、初期値として設定した値 (BH1) を出力しています。

実行結果
> java -cp .;sodium.jar BehaviorSample

*** Behavior.updates sample ***
behavior: BH2
---
behavior: BH3

*** Behavior.value sample ***
behavior: BH1
behavior: BH2
---
behavior: BH3

Event の各種メソッド

最後に Event クラスの map・merge・hold・snapshot メソッドを簡単に試してみます。

map

map メソッドによって元の Event で発火した値を加工した値を発火する Event を作成できます。

import sodium.*;

class EventMethodSample {
    public static void main(String... args) {
        mapSample();
        ・・・
    }

    private static void mapSample() {
        System.out.println("*** Event.map sample ***");

        EventSink<String> es = new EventSink<>();
        Listener esl = es.listen( msg -> System.out.println("event sink: " + msg) );

        // 元の値に !!! を付ける Event 作成
        Event<String> me = es.map( msg -> msg + "!!!" );
        Listener mel = me.listen( msg -> System.out.println("mapped event: " + msg) );

        es.send("ME1");
        es.send("ME2");

        mel.unlisten();
        esl.unlisten();
    }
    ・・・
}

ちなみに、上記では使っていませんが、Listenerappend する事が可能です。 (append で単一の Listener へまとめれば unlisten を個々に実施しなくても済みます)

実行結果
> java -cp .;sodium.jar EventMethodSample

*** Event.map sample ***
event sink: ME1
mapped event: ME1!!!
event sink: ME2
mapped event: ME2!!!
・・・

merge

merge メソッドによって二つの Event をマージできます。下記ではどちらの Event が発火しても発火する Event を作成しています。

import sodium.*;

class EventMethodSample {
    public static void main(String... args) {
        ・・・
        mergeSample();
        ・・・
    }
    ・・・
    private static void mergeSample() {
        System.out.println("*** Event.merge sample ***");

        EventSink<String> es1 = new EventSink<>();
        Listener es1l = es1.listen( msg -> System.out.println("event sink1: " + msg) );

        EventSink<String> es2 = new EventSink<>();
        Listener es2l = es2.listen( msg -> System.out.println("event sink2: " + msg) );

        Event<String> me = es1.merge(es2);
        Listener mel = me.listen( msg -> System.out.println("merged event: " + msg) );

        es1.send("ES1-1");

        System.out.println("---");

        es2.send("ES2-1");

        System.out.println("---");

        es1.send("ES1-2");

        mel.unlisten();
        es2l.unlisten();
        es1l.unlisten();
    }
    ・・・
}
実行結果
> java -cp .;sodium.jar EventMethodSample
・・・

*** Event.merge sample ***
event sink1: ES1-1
merged event: ES1-1
---
event sink2: ES2-1
merged event: ES2-1
---
event sink1: ES1-2
merged event: ES1-2

・・・

hold

hold メソッドによって Event の発火した値でカレント値が変化する Behavior を作成できます。

import sodium.*;

class EventMethodSample {
    public static void main(String... args) {
        ・・・
        holdSample();
        ・・・
    }
    ・・・
    private static void holdSample() {
        System.out.println("*** Event.hold sample ***");

        EventSink<String> es = new EventSink<>();
        Listener esl = es.listen( msg -> System.out.println("event sink: " + msg) );

        Behavior<String> bh = es.hold("BH1");
        Listener bhl = bh.value().listen( msg -> System.out.println("behavior: " + msg) );

        es.send("ES1");

        System.out.println("bh current value: " + bh.sample());

        System.out.println("---");

        es.send("ES2");

        System.out.println("bh current value: " + bh.sample());

        esl.unlisten();
        bhl.unlisten();
    }
    ・・・
}

bh の初期値は BH1 ですが、send した値 (ES1ES2) によって sample メソッドの結果が変化しています。

実行結果
> java -cp .;sodium.jar EventMethodSample
・・・

*** Event.hold sample ***
behavior: BH1
event sink: ES1
behavior: ES1
bh current value: ES1
---
event sink: ES2
behavior: ES2
bh current value: ES2

・・・

snapshot

snapshot によって Event 発火時に任意の Behavior のカレント値を発火する Event を作成できます。

import sodium.*;

class EventMethodSample {
    public static void main(String... args) {
        ・・・
        snapshotSample();
    }
    ・・・
    private static void snapshotSample() {
        System.out.println("*** Event.snapshot sample ***");

        EventSink<String> es = new EventSink<>();
        Listener esl = es.listen( msg -> System.out.println("event sink: " + msg) );

        Behavior<Integer> bh = new Behavior<>(1);
        Listener bhl = bh.value().listen( msg -> System.out.println("behavior: " + msg) );

        Event<Integer> se = es.snapshot(bh);
        Listener sel = se.listen( i -> System.out.println("snapshot event: " + i) );

        es.send("ES1");

        System.out.println("bh current value: " + bh.sample());

        System.out.println("---");

        es.send("ES2");

        System.out.println("bh current value: " + bh.sample());

        sel.unlisten();
        esl.unlisten();
        bhl.unlisten();
    }
}

snapshot で作成した Event (se) は EventSink へ send した値 (ES1ES2) に関わらず、bh のカレント値 (1) を発火しています。

実行結果
> java -cp .;sodium.jar EventMethodSample
・・・

*** Event.snapshot sample ***
behavior: 1
event sink: ES1
snapshot event: 1
bh current value: 1
---
event sink: ES2
snapshot event: 1
bh current value: 1

・・・

snapshot した Event で発火するのは Behavior のカレント値であることを確認するため、上記の Behavior を BehaviorSink へ変更し ES2 を send する前にカレント値を 2 へ変更してみました。

import sodium.*;

class EventMethodSample {
    public static void main(String... args) {
        ・・・
        snapshotSample2();
    }
    ・・・
    private static void snapshotSample2() {
        ・・・
        // BehaviorSink へ変更
        BehaviorSink<Integer> bh = new BehaviorSink<>(1);
        Listener bhl = bh.value().listen( msg -> System.out.println("behavior: " + msg) );

        Event<Integer> se = es.snapshot(bh);
        ・・・
        System.out.println("---");

        // bh のカレント値を 2 へ変更
        bh.send(2);
        es.send("ES2");

        System.out.println("bh current value: " + bh.sample());
        ・・・
    }
}

Behavior のカレント値を 2 へ変更した後、snapshot の Event は 2 の値を発火している事を確認できます。

実行結果
> java -cp .;sodium.jar EventMethodSample
・・・

*** Event.snapshot sample2 ***
behavior: 1
event sink: ES1
snapshot event: 1
bh current value: 1
---
behavior: 2
event sink: ES2
snapshot event: 2
bh current value: 2