【ITニュース解説】All New Java Language Features Since Java 21

Java 21以降に導入された新しい言語機能について解説する。Javaは、長年にわたり進化を続けているプログラミング言語であり、新しいバージョンがリリースされるたびに、開発者の生産性を向上させ、より効率的なコードを書けるようにするための機能が追加されている。

まず、重要な機能の一つが「レコード (Records)」である。レコードは、データのキャリアとして機能するクラスを簡潔に定義するための構文糖衣である。従来のJavaクラスでは、フィールドの定義、コンストラクタ、getterメソッド、equalsメソッド、hashCodeメソッド、toStringメソッドなどを手動で記述する必要があった。しかし、レコードを使用すると、これらの定型的なコードをコンパイラが自動的に生成してくれるため、コード量を大幅に削減できる。レコードは、record Point(int x, int y) {} のように記述し、xとyという2つのフィールドを持つPointクラスを定義できる。レコードは不変 (immutable) であることが推奨される。

次に、「パターンマッチング (Pattern Matching)」について説明する。パターンマッチングは、オブジェクトの型をチェックし、同時にそのオブジェクトからデータを抽出するための機能である。Javaでは、instanceof演算子とキャストを組み合わせて型チェックとデータ抽出を行っていたが、パターンマッチングを使用すると、より簡潔に記述できる。例えば、if (obj instanceof String s)というように記述することで、objがString型であるかどうかをチェックし、同時にString型の変数sに値を代入できる。パターンマッチングは、switch文でも利用可能であり、より複雑な条件分岐を簡潔に記述できる。

「シールドクラス (Sealed Classes)」も重要な機能である。シールドクラスは、継承できるクラスを制限するための仕組みである。従来のJavaクラスでは、どのクラスがそのクラスを継承できるかを制御できなかった。しかし、シールドクラスを使用すると、permitsキーワードを使って、継承を許可するクラスを明示的に指定できる。これにより、クラス階層をより厳密に制御し、予期せぬサブクラスの作成を防ぐことができる。シールドクラスは、例えば、sealed class Shape permits Circle, Rectangle {} のように記述する。これにより、Shapeクラスを継承できるのは、CircleクラスとRectangleクラスのみとなる。

「仮想スレッド (Virtual Threads)」は、Project Loomの一部として導入された機能で、軽量なスレッドを大量に作成・管理するための仕組みである。従来のJavaスレッド（プラットフォームスレッド）は、オペレーティングシステムのスレッドに直接対応しており、作成や切り替えにコストがかかるため、大量のスレッドを扱うことが難しかった。仮想スレッドは、ユーザー空間で管理されるため、プラットフォームスレッドよりも軽量であり、より多くのスレッドを同時に実行できる。これにより、I/Oバウンドな処理を並行して実行する際のパフォーマンスを大幅に向上させることができる。Thread.startVirtualThread(() -> { /* 処理 */ }); のように記述することで、仮想スレッドを開始できる。

「構造化された並行性 (Structured Concurrency)」は、複数のタスクを並行して実行し、それらの結果をまとめて処理するためのプログラミングモデルである。従来の並行処理では、タスクの実行中に例外が発生した場合、他のタスクが正常に完了したかどうかを判断することが難しかった。構造化された並行性を使用すると、タスクの実行中に例外が発生した場合、他のタスクを自動的にキャンセルし、全体としてエラーを報告できる。これにより、並行処理におけるエラー処理をより安全に行うことができる。

これらの機能は、Java開発者がより効率的で安全なコードを書くための強力なツールとなる。Java 21以降の新しい機能を積極的に活用することで、アプリケーションのパフォーマンスを向上させ、コードの保守性を高めることができる。これらの機能は、Javaの学習を始めたばかりの初心者にとっては少し難しいかもしれないが、理解することでより高度なプログラミングスキルを身につけることができる。