先生と生徒の会話形式で理解しよう

生徒

「Javaのラムダ式でforEachを使って、別のリストにaddするのってダメなんですか？」

先生

「うん、それはよくある疑問だね。forEachでaddするのは一見便利そうだけど、実は副作用があるから注意が必要なんだよ。」

生徒

「えっ？でも処理は動くように見えますけど？」

先生

「じゃあ実際のコードを見ながら、ラムダ式の副作用と安全なcollectの使い方を学んでみよう。」

1. forEachでaddするコードの例

Javaのラムダ式を使って、あるリストから条件に合う要素だけを別のリストに追加するというケースはよくあります。例えば次のようなコードです。


import java.util.*;
import java.util.stream.*;

public class ForEachAddExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
        List<Integer> evens = new ArrayList<>();
        numbers.stream()
               .filter(n -> n % 2 == 0)
               .forEach(n -> evens.add(n));
        System.out.println(evens);
    }
}


[2, 4]

このコードは一見正しく動いているように見えます。しかし、ラムダ式の中でaddするのは副作用（外部状態の変更）を伴っており、可読性やメンテナンス性の観点から推奨されません。

2. ラムダ式における副作用とは？

副作用とは、メソッドやラムダ式が外部の状態を変更してしまうことを指します。関数型プログラミングでは副作用のない純粋な処理が好まれます。理由は以下の通りです。

処理の予測がしやすくなる
スレッドセーフになる（並列処理でも安全）
バグが起きにくくなる

JavaのStream APIでは、なるべく副作用を避け、データを変換・収集するにはcollectを使うのが基本です。

3. 安全なcollectによるリストの生成

同じように偶数だけを新しいリストに追加したい場合、以下のようにcollectメソッドを使うと安全かつスッキリ書けます。


List<Integer> evens = numbers.stream()
                              .filter(n -> n % 2 == 0)
                              .collect(Collectors.toList());

Collectors.toList()は、ストリームの要素をまとめて新しいリストに変換してくれます。この方法なら副作用がなく、コードの意味も明確です。

4. forEachとcollectの違いを理解しよう

ここで、forEachとcollectの違いを簡単に表にまとめます。

項目	forEach	collect
用途	要素に処理を適用	要素を集める
副作用	あり（addなど）	なし（原則）
コードの明確さ	やや低い	高い
並列処理の安全性	注意が必要	安全

5. Javaのラムダ式では副作用を避けるのが基本

Javaのラムダ式を使うと、コードがコンパクトで読みやすくなりますが、その一方で副作用を起こしやすくなる場面もあります。特にforEachの中で外部のリストにaddするような処理は、状態の変化がわかりにくくなるため注意が必要です。

副作用を避けるためには、collectを使って結果を作るように意識すると、安全で再利用性の高いコードになります。

6. 自作のCollectorでより柔軟に収集

もし標準のCollectors.toList()では対応しきれない特殊な処理が必要な場合、自分でCollectorを作ることもできます。


List<String> upperNames = names.stream()
                                .map(String::toUpperCase)
                                .collect(
                                    ArrayList::new,
                                    ArrayList::add,
                                    ArrayList::addAll
                                );

このように、ラムダ式の使い方に慣れてきたら、collectを柔軟に活用してカスタマイズすることも可能です。

7. forEachで副作用を避けられない場面もある

ただし、すべてのforEachがダメというわけではありません。例えばデバッグ用のログ出力や、UI部品への表示処理など、純粋な「出力」に関わる場面では副作用を避けることはできません。

その場合でも、処理の目的が明確であれば問題ありません。ただし、データの加工や変換のような場面では、副作用のあるforEachよりmapやcollectを使う方が適切です。

8. Javaラムダ式の正しい使い方を身につけよう

Javaのラムダ式はとても便利で、forEachやmap、filterなどを使って柔軟なデータ操作ができます。しかし、副作用を伴う書き方をしてしまうと、後でエラーが発生したときに原因がわかりにくくなります。

副作用を避け、データの変換や収集にはcollectを使うことを基本とすることで、可読性が高く、安全なコードを実現できます。

JavaのStream APIとラムダ式を正しく使いこなして、安全でバグの少ないコーディングを目指しましょう。

まとめ

Javaのラムダ式forEachとaddの関係を振り返る

この記事では、Javaのラムダ式とStream APIにおけるforEachの使い方を中心に、なぜforEachの中でaddする書き方が推奨されないのか、その理由と背景を丁寧に解説してきました。Javaでリスト操作やデータ加工を行う際、直感的に書けてしまうコードほど、実は注意が必要なケースが多く存在します。

特にforEachを使って別のリストにaddする書き方は、一見すると問題なく動作し、初心者の方ほど「これで良いのでは」と感じやすいポイントです。しかし、その内部では外部の状態を変更する副作用が発生しており、コードの意図が分かりにくくなったり、将来的な修正や拡張の際にバグを生みやすくなったりします。

副作用とは何かを正しく理解する

ラムダ式における副作用とは、処理の結果として外部の変数やコレクションの状態を変更してしまうことを指します。JavaのStream APIは、もともと関数型プログラミングの考え方を取り入れて設計されており、処理の流れがデータの変換として読み取れることが重視されています。

副作用のないコードは、処理の結果が予測しやすく、テストもしやすくなります。また、parallelStreamのような並列処理を利用する場合でも、安全に動作するという大きなメリットがあります。Javaのラムダ式を正しく使いこなすためには、「動くかどうか」だけでなく、「安全で読みやすいか」という視点が欠かせません。

collectを使った安全で明確な書き方

記事内で紹介したcollectメソッドは、ストリームの要素をまとめて新しいコレクションとして生成するための仕組みです。Collectors.toList()を使えば、外部のリストを操作することなく、結果として必要なデータだけを取得できます。

この書き方は、副作用を避けられるだけでなく、「この処理はデータを集めている」という意図がコードから明確に読み取れる点も大きな利点です。Javaのラムダ式やStream APIを使う際には、forEachは主に表示やログ出力などの用途に限定し、データ変換や収集にはmapやcollectを使う、という意識を持つことが重要です。

まとめとしてのサンプルプログラム

ここで、今回の内容を整理するために、副作用を避けた安全な書き方のサンプルプログラムを改めて確認してみましょう。記事内と同じクラス構成やコードスタイルを意識しています。


import java.util.*;
import java.util.stream.*;

public class CollectSummaryExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);

        List<Integer> evens = numbers.stream()
                                      .filter(n -> n % 2 == 0)
                                      .collect(Collectors.toList());

        System.out.println(evens);
    }
}

このようにcollectを使えば、処理の流れが「抽出して、集める」という形で明確になり、副作用を意識する必要もなくなります。Javaのラムダ式に慣れてきたら、この書き方を基本形として身につけておくとよいでしょう。

先生と生徒の振り返り会話

生徒

「forEachでaddするのがダメって聞いて最初は驚きましたけど、副作用って考え方が分かってきました。」

先生

「そうだね。動くコードと、良いコードは必ずしも同じじゃないという点が大事なんだ。」

生徒

「collectを使うと、何をしている処理なのかが読みやすくなりますね。」

先生

「その通り。Javaのラムダ式やStream APIは、処理の意図がコードに表れる書き方を目指すと、自然と安全な設計になるよ。」

生徒

「これからは、データを集めたいときはforEachじゃなくてcollectを使うように意識します。」