SCALA で Android や Web アプリ、業務システムを開発

スカラ SCALA
スカラ

きょうは、Scala を学びます。

なんか初めて見る単語で、興味がわきます。

Scala で何ができるかというと、Android や Web アプリ、業務システムなんですね。

でも難しそうです。JAVA を使うので。

きょうはあなたと、Scala について学びます。

Java でできることは Scala でできる。それはつまりJavaと互換性があり、Javaと同じライブラリやフレームワークを使用できるためです。Java開発者にとって学習のハードルが低いことでもあると思っている私は、三重県在住のそこそこ年取っている男性です。

1.Scala はオブジェクト言語と関数型言語

オブジェクト指向言語と関数型言語から成る新たなプログラミング言語Scala
オブジェクト指向言語と関数型言語から成る新たなプログラミング言語Scala
taka
taka

Java でできることは Scala でもできます。

はい、ScalaはJava仮想マシン(JVM)上で動作するプログラミング言語であり、JavaでできることのほぼすべてをScalaでも実現することができます。実際、ScalaはJavaの代替言語として位置づけられることが多く、Javaの機能を活用しつつ、よりコンパクトでエレガントなコードを記述できるように設計されています。

以下は、ScalaがJavaでできることの例です:

  1. JVM上で動作: ScalaはJava仮想マシン上で動作するため、Javaと同様に様々なプラットフォームで利用することができます。
  2. Javaのライブラリの利用: ScalaはJavaのライブラリやフレームワークをそのまま利用することができます。Scalaの標準ライブラリ自体もJVM上で動作するため、Javaとの互換性が高いです。
  3. オブジェクト指向プログラミング: ScalaはJavaと同様にオブジェクト指向プログラミングをサポートしています。クラス、継承、ポリモーフィズムなどの機能を使用することができます。
  4. 関数型プログラミング: Scalaは関数型プログラミング言語としても設計されており、高階関数、無名関数、パターンマッチングなどの機能を提供しています。これにより、より柔軟でコンパクトなコードを記述することが可能です。
  5. 並列処理: Scalaはアクターモデルを通じて並列処理をサポートしています。Akkaなどのライブラリを使用することで、Javaよりも簡潔なコードで並列処理を実現することができます。

ただし、ScalaはJavaの機能を拡張し、新しい機能を提供するため、一部の場合ではScalaの方がより柔軟で効率的な解決策を提供することもあります。

Scala が開発される元となったプログラミング言語の Java でできることは Scala でもできます。Web アプリケーションの開発や、業務システム開発、Android アプリケーションの開発などが含まれます。

1.Scala でコードを書くと、Java の半分

日本で活用されている事例はまだ多くないのですが、アメリカではシステム開発に Scala を使用している企業がたくさんあります。

コードは比較的シンプルなのですが、コンパイル言語で初心者が始めるにはハードルが高い Java の環境を使って開発します。そのため習得にはかなりの時間が必要となります。参考となる書籍や資料が少ないため、独学で学ぶには大きな努力がいる。

ドワンゴや Twitter社、GMO やサイバーエージェントなど多くの企業が利用しています。そのような企業にエンジニア、あるいはプログラマーとして就職、転職を考えている人は Scala を学んでおくと役に立つことはまちがいありません。

Scala は多目的なプログラム言語

とはいうものの、なにごとによらず専門的なことに手を出すと、Scala 専門の人からはまずいい顔はされません。油が水をはじくように、そのアクセスをはねつけます。それでもへこたれずチビチビやっていれば、そのうちだんだん「まぁいいか」という感じで黙認されるみたいです。

Scalaは、オブジェクト指向プログラミングと関数型プログラミングの要素を組み合わせた多目的のプログラミング言語です。Scalaを使用することで、以下のようなことができます。

  1. スケーラブルなシステムの構築:Scalaは、スケーラブルなシステムの構築に適した言語です。ScalaはJava Virtual Machine (JVM) 上で実行されるため、Javaのライブラリやフレームワークを使用することができます。また、AkkaやApache SparkなどのScala固有のフレームワークを使用することもできます。
  2. 関数型プログラミングScalaは、関数型プログラミングの要素を備えています。Scalaには高階関数、不変性のサポート、代数的データ型、パターンマッチング、再帰、遅延評価などの機能が含まれています。
  3. オブジェクト指向プログラミング:Scalaは、オブジェクト指向プログラミングの要素を備えています。Scalaにはクラス、トレイト、抽象化、多重継承、パターンマッチングなどの機能が含まれています。
  4. ドメイン特化言語の作成Scalaは、ドメイン特化言語(DSL)を作成するためのサポートが含まれています。Scalaは、柔軟性と拡張性が高く、DSLの作成に適しています。
  5. 静的型付けScalaは静的型付け言語であるため、コンパイル時に型エラーを検出することができます。これにより、実行時にエラーが発生するリスクを低減することができます。

最初のうちはずいぶん風当たりが強いのですが、Scalaは、多目的のプログラミング言語であり、スケーラブルなシステムの構築や関数型プログラミング、オブジェクト指向プログラミング、DSL の作成など、多くのことが可能だということを理解していると、そこで受ける抵抗も小さくなります。

Java でできることは Scala でもできる

ScalaはJavaプラットフォーム上で実行されるプログラミング言語であり、JavaでできることのほとんどはScalaでも可能です。実際、ScalaはJavaとの相互運用性に重点を置いて設計されています。ScalaがJavaと共有するいくつかの機能と利点をいくつか挙げますと

  1. Javaライブラリの使用: ScalaはJavaのライブラリやフレームワークを直接使用できます。これにより、Javaの豊富なエコシステムを利用しながら、Scalaの構文と機能を活用できます。
  2. Javaとの相互運用性: ScalaはJavaとのシームレスな相互運用性を提供します。JavaのクラスやインターフェースをScalaで継承・実装したり、ScalaのクラスをJavaから呼び出したりすることができます。
  3. 静的型付け: Scalaは静的型付け言語であり、Javaと同様にコンパイル時に型チェックを行います。これにより、コードの品質と安全性を向上させることができます。
  4. マルチパラダイム: Scalaはオブジェクト指向プログラミングと関数型プログラミングの両方の要素を組み合わせています。これにより、より柔軟でエレガントなコードを書くことができます。

このような利点がわかってきます。

ScalaはJavaに比べてより高度な機能や表現力を持っています。たとえば、関数型プログラミングやパターンマッチングなど、独自の機能を提供しています。そのため、Scalaを使うことでよりコンパクトで表現力豊かなコードを書くことができます。

ただし、プロジェクトの要件やチームのスキルセットによっては、Javaの方が適切な場合もあります。要するに、ScalaはJavaの機能を継承しながら、より高度な機能や表現力を追加した言語であると言えます。

ここでむしろ、専門外の人に対する好奇心が掻き立てられ、機会があれば膝を突き合わせてゲームの話をしたり、時には励ましてくれるということもあるのではないでしょうか。

mika
mika

多目的言語だから何でもできる、それだけ難しいともいえるのよね。

2.スケーラブルなシステムの構築

つまりScala というプログラムは、だれでも気が向けば参入できるものなんですね。格闘技のようなものです。リンクも金網で仕切ってはいるもののちゃんとレフリーがいるし「いいからだれでも上がって来いよ」といっているようなものです。

これは、システムが必要に応じて拡張可能であることを意味します。

つまり、システムに追加のリソースを割り当てることによって、システムのパフォーマンスを向上させることができます。

ビジネスが成長したり、ユーザー数が増えたりした場合に、システムが追随してスケーリングする必要がある場合に特に重要です。スケーラブルなシステムは、拡張が容易であるため、将来的な拡大に対応するためのコストや時間が少なくて済むため、コスト効率が良いとされます。

スケーラブルなシステムの構築には、いくつかのアプローチがあります。たとえば、水平スケーリング(システムに追加のサーバーを追加することで拡張する)や垂直スケーリング(システムの単一のコンポーネントを拡張することで拡張する)などがあります。

また、クラウドベースのサービスを利用することで、必要に応じてリソースを追加できるため、スケーラビリティが向上することもあります。

Scala は「Scalable Language(スケーラブルな言語)」の略称

Scalaはスケーラブルなシステムの構築に適していると言われています。Scalaがスケーラビリティに優れている理由はいくつかあります。

  1. JVM上での実行: ScalaはJava仮想マシン(JVM)上で実行されるため、Javaの高度なスケーラビリティと並行性の特性を受け継ぐことができます。JVMは、スレッド管理、メモリ管理、ネットワーキングなどのスケーラビリティに関連する機能を提供し、大規模なアプリケーションや並行処理をサポートします。
  2. 高度な並行性モデル: Scalaはアクターモデルと呼ばれる並行性モデルをサポートしています。アクターモデルは、非同期メッセージパッシングを通じてアクター(並行処理の単位)が相互にやり取りするモデルであり、スケーラビリティと分散処理を容易にします。
  3. 関数型プログラミングのサポート: Scalaは関数型プログラミングの特性を持っており、不変性と副作用の制限を通じてスケーラビリティを向上させます。関数型プログラミングは、並行処理や分散処理を容易にするための手法を提供します。
  4. シンプルな並行ライブラリ: Scalaは、並行処理を扱うためのシンプルで強力なライブラリであるAkkaを利用することができます。AkkaはScalaで開発され、アクターモデルに基づいて並行処理をサポートします。

これらの要素により、Scalaは大規模で複雑なシステムの構築や高いトラフィックを処理するアプリケーションの開発に適しています。ただし、スケーラビリティはアーキテクチャ全体の設計やパフォーマンス最適化にも依存しますので、注意が必要です。

3.関数型プログラミング

プログラムを関数の集合として捉え、副作用のない関数の組み合わせでプログラムを記述するプログラミングの手法です。

従来の手続き型プログラミングでは、プログラムの実行に必要なデータを状態として管理していました。一方で、関数型プログラミングでは、状態を変更しない副作用のない関数を組み合わせてプログラムを構築します。そのため、同じ引数に対して必ず同じ結果を返す「純粋な関数」を実装することが重要であり、副作用を排除することでプログラムの信頼性を高め、バグを防ぎやすくなります。

関数型プログラミングでは、高階関数、クロージャ、再帰呼び出しなどの概念が重要となります。高階関数とは、関数を引数として受け取り、または関数を返り値として返す関数のことで、コードの再利用性を高めることができます。クロージャは、外側の関数からスコープを引き継いでいる関数のことで、状態を保持することができます。また、再帰呼び出しは、同じ処理を繰り返す必要がある場合に有効な手法です。

関数型プログラミングは、コードの保守性、再利用性、拡張性を向上させるとともに、コードの並列化や効率化が容易であることから、並列処理や分散処理などの分野でも活用されます。代表的な関数型言語には、Haskell、OCaml、Scala、Clojureなどがあります。

4.オブジェクト指向プログラミング

プログラムをオブジェクト(物)として表現するプログラミングの手法です。オブジェクトとは、データとそれに対する操作を1つの単位としてまとめたもので、クラスというテンプレートから作られます。

オブジェクト指向プログラミングでは、オブジェクト同士が相互作用することでプログラムを構成します。オブジェクトには、それぞれが持つ状態(属性)と振る舞い(メソッド)があり、オブジェクト同士の相互作用はメソッド呼び出しによって行われます。クラスは、オブジェクトの設計図となり、オブジェクトの共通の属性や振る舞いを定義します。

オブジェクト指向プログラミングでは、カプセル化、継承、ポリモーフィズムといった概念が重要となります。カプセル化は、オブジェクトが自身の状態を保持し、外部からアクセスを制限することで、プログラムの信頼性やセキュリティを高めることができます。

継承は、既存のクラスを基に新しいクラスを定義することで、コードの再利用性を高めることができます。ポリモーフィズムは、同じ名前のメソッドが異なるクラスで異なる振る舞いをすることができる機能で、柔軟性を持たせることができます。

代表的なオブジェクト指向言語には、Java、C++、Python、Ruby、Swiftなどがあります。オブジェクト指向プログラミングは、現代のソフトウェア開発において広く採用されており、大規模なソフトウェア開発に適しています。

5.DSLとは?

特定のドメイン(業界や問題領域)に特化した独自のプログラミング言語のことを指します。DSLは、そのドメインでの問題を解決するために必要な概念、ルール、処理手順などをより自然に表現するために使用されます。

DSLの作成は、プログラマが自分自身のドメインを定義し、それに合わせて言語を作成することを意味します。これにより、特定の問題領域に対する抽象化と自然言語への近似が達成されます。DSLの作成には、汎用プログラミング言語(Java、Python、Ruby、Scalaなど)を使用することが一般的です。

DSLの利点は、そのドメインにおいてより自然な表現が可能になることです。たとえば、WebフレームワークであるRuby on Railsは、DSLの一例として使用されます。Railsには、ルーティング、モデル定義、ビューのレンダリングなどに使用される独自のDSLがあります。これにより、Railsアプリケーションの開発がより迅速で直感的になります。

DSLの作成には、そのドメインに対する深い理解が必要です。適切な概念、ルール、手順を抽出することが必要です。また、DSLの設計には、構文、構造、制御構造、データ型、標準ライブラリなどの要素を考慮する必要があります。

6.JAVA 開発者にとって学習のハードルが低い

Scalaは、Java仮想マシン(JVM)上で実行されるオブジェクト指向と関数型の要素を持つ汎用プログラミング言語です。Scalaは、Javaと互換性があり、Javaと同じライブラリやフレームワークを使用できるため、Java開発者にとって学習のハードルが低いことが特徴です。

オブジェクト指向プログラミングの実践

Scalaは、オブジェクト指向プログラミングに加えて、クラスやオブジェクトの定義、継承、ポリモーフィズム、カプセル化、抽象化などの機能を提供します。また、Scalaには、クラスとトレイトという2つの抽象化メカニズムがあります。

関数型プログラミングの実践

Scalaは、高階関数、ラムダ式、カリー化、部分適用、パターンマッチング、再帰的な関数呼び出しといった、関数型プログラミングの機能も提供します。

並列処理

Scalaは、並列処理を簡単かつ効果的に行うための仕組みを提供します。例えば、マルチスレッド、並列コレクション、アクターモデルなどがあります。

ビッグデータ処理

Scalaは、Apache Sparkというビッグデータ処理フレームワークの開発にも使われています。Scalaを使用することで、SparkのAPIを簡潔に記述でき、高速な処理を実現することができます。

Webアプリケーション開発

Scalaは、Play FrameworkというWebアプリケーションフレームワークの開発にも使われています。Play Frameworkは、高速なWebアプリケーションを簡単に開発できるように設計されており、Scalaの機能を活用しています。

Scalaは、多様な用途に使われている汎用言語であり、JVM上で動作することから、Javaとの親和性も高いため、多くの開発者から支持を得ています。

JVM(Java Virtual Machine)は、Javaプログラミング言語の実行環境を提供する仮想マシンです。JVMは、Javaプログラムを実行するために必要なランタイム環境を提供し、Javaのクロスプラットフォーム性を実現する役割を果たしています。

JVMは、Javaプログラムをバイトコードと呼ばれる中間形式に変換し、そのバイトコードを解釈・実行します。Javaプログラムは最初にJavaコンパイラによってJavaソースコードからバイトコードに変換され、JVM上で実行されます。

JVMは以下の主な機能を提供します。

  1. バイトコード実行環境: JVMは、バイトコードを解釈・実行するためのランタイム環境を提供します。バイトコードはプラットフォームに依存せず、JVM上で実行されるため、Javaプログラムは異なるオペレーティングシステムやハードウェア上で動作することが可能です。
  2. メモリ管理: JVMは、メモリ管理を担当します。メモリの割り当て、解放、ガベージコレクションなどの処理を行い、Javaプログラムのメモリ使用量を最適化します。
  3. セキュリティ: JVMは、Javaプログラムのセキュリティを管理します。セキュリティマネージャやクラスローダなどの仕組みを提供し、不正なアクセスや悪意のある操作からJavaプログラムを保護します。
  4. クラスライブラリ: JVMには豊富なクラスライブラリが含まれており、Javaプログラムの実行に必要な機能やAPIを提供します。これにより、開発者は様々なタスクを簡単に実現するためのライブラリを利用することができます。

JVMの存在により、Javaはクロスプラットフォームな開発が可能となり、異なる環境でのJavaプログラムの実行や配布が容易になりました。また、JVMは他の言語(例:Kotlin、Scala)でも利用されており、これらの言語もJavaのランタイム環境を共有しています。

mika
mika

Java 開発者にとって学習のハードルが低いのね。

あとがき

ScalaはAndroidやWebアプリケーション、業務システムの開発に使用することができます。ScalaはJVM上で動作する静的型付けのプログラミング言語であり、Javaとの互換性があります。そのため、既存のJavaライブラリやフレームワークを使用することができます。

Androidアプリケーションの開発には、Scalaを使用するための専用のフレームワークである”Scala on Android”が存在します。これはScalaでAndroidアプリケーションを開発するためのツールセットであり、Android SDKや他のJavaベースのライブラリと連携することができます。

Webアプリケーションの開発には、Scalaの主要なフレームワークである”Play Framework”が利用されます。Play FrameworkはWebアプリケーションの開発に必要な機能を提供し、Scalaとの統合が容易です。また、Scalaの他にもJavaやKotlinといった言語との混在もサポートしています。

業務システムの開発においても、Scalaは広く使用されています。Scalaの静的型付けや関数型プログラミングの特徴を活用して、堅牢でスケーラブルなシステムを構築することができます。さらに、ScalaはSparkといったビッグデータ処理フレームワークとの統合も強力です。

つまり、Scalaは多くの場面で利用され、AndroidやWebアプリケーション、業務システムの開発に適しています。

Scala について、悩みや疑問がありましたらご自由にコメント欄に投稿してください。(コメント欄はこの記事の最下部です)。いただいたコメントはすべて拝見し、真剣に回答させていただきます。

コメント

何なりとお申し付けください。