Record Patterns (Java 21+): 構文と例

1. record クラスを掘り下げる

record patterns に入る前に、record クラスとは何かをおさらいしましょう。

Record はコンパクトで不変なクラスで、equals、hashCode、toString が自動生成され、すべてのコンポーネントに対するゲッターも自動で用意されます。Record クラスは Java 16 で登場し、手書きの DTO にうんざりしていた開発者にとっての本当の贈り物となりました。

// 定番: 2 つのフィールドを持つ Point
record Point(int x, int y) {}

オブジェクトの生成とフィールドへのアクセス:

Point p = new Point(10, 20);
System.out.println(p.x()); // 10
System.out.println(p.y()); // 20
System.out.println(p);     // Point[x=10, y=20]

Record Patterns が必要な理由

Java 21 以前は、オブジェクトが特定の record かどうかを確認してそのフィールドを得るには、instanceof による型チェック、キャスト、ゲッター呼び出しと、手作業のコードを多く書く必要がありました。

Object obj = new Point(5, 7);
if (obj instanceof Point) {
    Point p = (Point) obj;
    int x = p.x();
    int y = p.y();
    System.out.println("x=" + x + ", y=" + y);
}

record が複雑または入れ子の場合、コードはすぐに「アンパックの森」になってしまいます。さらに、こうした判別を switch で使うのは以前は不便でした。

Record patterns を使うと、record クラスの値をパターンマッチングの中でそのままアンパックできます。これは instanceof と switch の両方で使え、コードはより短く、安全で、読みやすくなります。

2. record patterns の構文: 最も簡単な例

record Point(int x, int y) {}

Object obj = new Point(10, 20);

if (obj instanceof Point(int x, int y)) {
    System.out.println("x=" + x + ", y=" + y);
}

ここで何が起きているか

• obj instanceof Point(int x, int y) — 型を確認しつつ、コンポーネントを変数 x と y に即座にアンパックします。
• 変数 x と y は if ブロックの内部でのみ有効です。

結果:

x=10, y=20

注意: obj が Point でない、または null の場合、if ブロックは実行されず、変数は宣言されません。

3. switch での Record patterns: 簡潔さと安全性

record Point(int x, int y) {}
record Circle(Point center, int radius) {}

Object shape = new Point(3, 4);

switch (shape) {
    case Point(int x, int y) -> System.out.println("Point: x=" + x + ", y=" + y);
    case Circle(Point center, int r) -> System.out.println("Circle with radius " + r);
    default -> System.out.println("Unknown shape!");
}

• case の Point(int x, int y) では、x と y にすぐアクセスできます。
• case の Circle(Point center, int r) では、center と r を参照できます。

結果:

Point: x=3, y=4

sealed 階層と組み合わせると、switch は網羅的になり、ケースの扱い漏れがあるとコンパイラが警告してくれます。

4. 入れ子の record patterns: アンパックの中でアンパック

record Point(int x, int y) {}
record Line(Point start, Point end) {}

Object obj = new Line(new Point(1, 2), new Point(3, 4));

if (obj instanceof Line(Point(int x1, int y1), Point(int x2, int y2))) {
    System.out.println("Line from (" + x1 + "," + y1 + ") to (" + x2 + "," + y2 + ")");
}

結果:

Line from (1,2) to (3,4)

木構造、グラフ、複雑なデータ構造を扱っていますか？入れ子のパターンは強力な味方です。

5. ガード条件 (when) を伴う record patterns

Object obj = new Point(0, 100);

if (obj instanceof Point(int x, int y) && x == 0) {
    System.out.println("Y 軸上の点: y=" + y);
}

switch では when を使います:

switch (obj) {
    case Point(int x, int y) when x == 0 -> System.out.println("Y 軸上: y=" + y);
    case Point(int x, int y) when y == 0 -> System.out.println("X 軸上: x=" + x);
    case Point(int x, int y) -> System.out.println("通常の点");
    default -> System.out.println("点ではない");
}

6. 実アプリケーションでの record patterns の活用

実用的な例として、幾何学図形を扱ってみます。

record Point(int x, int y) {}
record Circle(Point center, int radius) {}
record Rectangle(Point topLeft, int width, int height) {}

public static void printShapeInfo(Object shape) {
    switch (shape) {
        case Point(int x, int y) -> System.out.println("Point: (" + x + ", " + y + ")");
        case Circle(Point(int x, int y), int radius) ->
            System.out.println("Circle: center=(" + x + ", " + y + "), radius=" + radius);
        case Rectangle(Point(int x, int y), int width, int height) ->
            System.out.println("Rectangle: topLeft=(" + x + ", " + y + "), size=" + width + "x" + height);
        default -> System.out.println("Unknown shape");
    }
}

呼び出し例:

printShapeInfo(new Rectangle(new Point(5, 10), 20, 30));

結果:

Rectangle: topLeft=(5, 10), size=20x30

7. record patterns の制約と注意点

record クラス専用。 Record patterns は、本当に record クラスであるオブジェクトに対してのみ機能します。

class NotARecord {
    int a, b;
    NotARecord(int a, int b) { this.a = a; this.b = b; }
}

// エラー! record ではない
// if (obj instanceof NotARecord(int a, int b)) { ... }

コンポーネントの数と型が一致していること。 パターンは record クラスのコンポーネントに一致していなければなりません。

record Pair(int a, String b) {}

// エラー: 型が一致しない
// if (obj instanceof Pair(String a, int b)) { ... }

変数はブロック内でのみ有効。 パターンで宣言された名前は、該当の if や case の本体でマッチが成功した場合にのみ参照できます。

8. 入れ子パターン: 木の例

sealed interface Expr permits NumberExpr, PlusExpr, MinusExpr {}

record NumberExpr(int value) implements Expr {}
record PlusExpr(Expr left, Expr right) implements Expr {}
record MinusExpr(Expr left, Expr right) implements Expr {}

int eval(Expr expr) {
    return switch (expr) {
        case NumberExpr(int value) -> value;
        case PlusExpr(Expr left, Expr right) -> eval(left) + eval(right);
        case MinusExpr(Expr left, Expr right) -> eval(left) - eval(right);
    };
}

使用例:

Expr e = new PlusExpr(new NumberExpr(7), new MinusExpr(new NumberExpr(10), new NumberExpr(3)));
System.out.println(eval(e)); // 7 + (10 - 3) = 14

ここでは NumberExpr(int value)、PlusExpr(Expr left, Expr right)、MinusExpr(Expr left, Expr right) をその場でアンパックしており、コードは簡潔で表現力豊かになります。

9. 表: record patterns あり/なしの pattern matching の比較

if (obj instanceof ...)

if (obj instanceof Point(int x, int y))

(Point) obj

p.x(), p.y()

x, y

10. record patterns のよくある誤り

誤り 1: record でないクラスに record pattern を適用する。 通常のクラスを書いてからそれを record のように「アンパック」しようとすると、コンパイラは許可しません。Record patterns は本物の record クラスに対してのみ動作します。

誤り 2: コンポーネントの数または型が一致しない。 パターンは record のコンポーネント宣言に完全一致していなければなりません。例えば、record Pair(int a, String b) に対して Pair(int x, int y) と書くことはできません。

誤り 3: パターンの変数をブロック外で使おうとする。 パターンで宣言された名前は、対応する if/case の内部でのみ有効です。ブロック外ではそのような変数は存在しません。

誤り 4: 古い JDK で record patterns を使う。 サポートは Java 21 で導入されました。Java 17 以下では構文エラーになります。JDK のバージョンと IDE のサポートを確認してください。

誤り 5: 入れ子のパターンが深すぎる。 入れ子は強力ですが、不要に複雑化しないでください。構造が深すぎると可読性が低下し、ミスのリスクが高まります。

1

タスク

JAVA 25 SELF, レベル 65, レッスン 3

ロック未解除

幾何学エディタ：点の位置の説明 📍

幾何学エディタ：点の位置の説明 📍

オープン

1

タスク

JAVA 25 SELF, レベル 65, レッスン 3

ロック未解除

電卓の中核: 複雑な式の評価 🧠➕➖

電卓の中核: 複雑な式の評価 🧠➕➖

オープン