Context Oriented Programming of Kotlin

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1. Kotlinの「コンテクスト指向プログラミング （Context Oriented Programming）」 2025/09/19 Nextbeat Tech Bar：第七回関数型プログラミング（仮）の会
2. 目次 自己紹介 Kotlinにおける高階関数と拡張関数 Kotlinの高階関数はコンテクストを作る Context Oriented Programming (COP) Context ParametersによるCOPの拡張 関数型プログラミングからの影響 まとめ 1
3. 自己紹介 yuki (X: @helloyuki_) 所属: ソフトウェアアーキテクト @ Sansan株式会社 rust-lang/rustのコントリビュータやRust.Tokyoなど 以前はScalaエンジニアで、今はKotlinエンジニアをしている 2
4. 免責事項 5分で細かく解説はできません！ごめんなさい。 代わりに細かい解説を含む記事を書きました。この資料を手がかりにしつつも、 気になる点があれば記事をご覧ください。 Kotlinの「コンテクスト指向プログラミング」とは何か？: https://blog- dry.com/entry/2025/09/19/132623 3
5. Kotlinにおける高階関数と拡張関数 Kotlinには高階関数がある。 fun foo(action: Actinable -> Unit): Unit 4
6. Kotlinにおける高階関数と拡張関数 また、拡張関数もある。特定の型に対して実装をあとから継ぎ足しできるイメージの機能。 < レシーバ>.関数名() で実装する。 // 拡張関数 fun Extendable.foo(): Unit // メンバー内拡張関数 interface SomeScope { fun Extendable.foo(): Unit } 5
7. Kotlinの高階関数はコンテクストを作る 高階関数はブロックとして記述することができる。これが「コンテクスト」を作る。 class DatabaseContext { fun startTransaction(block: (Transaction) -> Unit): Unit = TODO() } class Transaction fun callScopeFunctions() { // applyはKotlinのスコープ関数と呼ばれる関数のひとつ // fun <T> T.apply(block: T.() -> Unit): T DatabaseContext().apply { // DatabaseContextのコンテクスト startTransaction { tx -> // Transactionのコンテクスト } } } 6
8. Context Oriented Programming 高階関数の作るコンテクストと拡張関数とを組み合わせると、コンテクストに応 じて利用できる関数が切り替わる実装をできる。 KotlinではこれをContext Oriented Programmingと呼ぶ。 An introduction to context-oriented programming in Kotlin: https://proandroiddev.com/an- introduction-context-oriented-programming-in-kotlin-2e79d316b0a2 Kotlinのコルーチンはこれを使ってよくデザインされた代表例だと思う。 7
9. CoroutineScope kotlinx.coroutinesというライブラリに入っている機能。 coroutineScope という関数が CoroutineScope のコンテクストを生成し、その中 であればたとえば async などの関数を呼び出せる。 この実装にはまさに、高階関数と拡張関数が利用されている。 8
10. CoroutineScope coroutineScope 関数はブロックとしてCoroutineScopeのレシーバ付き関数リテラルを受け 取る。 async 関数は CoroutineScope の拡張関数になっている。 // coroutineScope関数 suspend fun <R> coroutineScope(block: suspend CoroutineScope.() -> R): R // async関数 fun <T> CoroutineScope.async( context: CoroutineContext = EmptyCoroutineContext, start: CoroutineStart = CoroutineStart.DEFAULT, block: suspend CoroutineScope.() -> T ): Deferred<T> 9
11. CoroutineScope これらを組み合わせると、 coroutineScope のコンテクスト内で async 関数を呼び出せる。 import kotlinx.coroutines.async import kotlinx.coroutines.coroutineScope suspend fun callCoroutine() { coroutineScope { // async関数はCoroutinesScopeのコンテクスト内でのみ呼び出せる。 val firstTask = async { highLoadFunction() } val secondTask = async { highLoadFunction() } // Continues... } } 10
12. Context ParametersによるCOPの拡張 さらにKotlin 2.2.0になって、コンテクスト情報を伝播させられるContext Parametersという実験的な機能が実装された。 Scalaのimplicitsによく似ている。 11
13. Context ParametersによるCOPの拡張 関数に context(ctx: Context) を追加すると、裏で自動でコンテクストを伝播してくれる。 一方で、コンテクストがきちんと切り出されていない箇所で呼び出されるとコンパイルエラー で検知される。 context(ctx: Context) fun delegateContext() = ctx.call() fun main() { with(Context) { // これは問題ない delegateContext() } // コンテクストの切り出されていない箇所で呼び出すとコンパイルエラーになる delegateContext() } 12
14. Context ParametersによるCOPの拡張 これを利用すると、たとえば下記を実装できる。 いわゆるモノイド。 型つきエラーハンドリング（Raise DSL）。 Raise DSLを今回は紹介する。 13
15. 型つきエラーハンドリング（Raise DSL） // 今回のコンテクスト interface Raise<E : Exception> { // 今回はエラーを単に送出するだけにする fun raise(error: E): Nothing = throw error } // AppError用のコンテクストをハンドリングする関数を定義する。 inline fun <T> handle(block: context(Raise<AppError>) () -> T): T { return try { val raiseImpl = object : Raise<AppError> {} with(raiseImpl) { block() } } catch (e: Exception) { // 何かしらのハンドリングをする。今回は便宜のために単に呼び出し元に伝播する。 throw e } } 14
16. 型つきエラーハンドリング（Raise DSL） sealed class AppError : Exception() { object NegativeNumber : AppError() } context(raiseCtxt: Raise<AppError>) fun validateNumber(x: Int): Int { if (x < 0) { raiseCtxt.raise(AppError.NegativeNumber) } else { return x } } fun callRaiseDSL() { // こちらは通常のバリデーションが通り、値が返ってくる。 val result = handle { validateNumber(1) } // バリデーションの結果AppError.NegativeNumberが送出される。 val error = handle { validateNumber(-1) } } 15
17. 関数型プログラミングからの影響 Context ParametersのDesign Docでも言及があるが、いわゆる型クラスに近い概 念と言える？ また、コンパイル時にコンテクストが十分かどうかを検査することから、 Coeffects的だと言える。 Raise DSLはAlgebraic Effectに似ている。 など。 16
18. まとめ KotlinにはContext Oriented Programmingという考え方がある。 これは結構関数型プログラミングで議論されるコンセプトの影響を受けている。 17
19. 参考文献 KEEP-0259: https://github.com/Kotlin/KEEP/blob/main/proposals/KEEP-0259- context-receivers.md KEEP-0367: https://github.com/Kotlin/KEEP/blob/main/proposals/KEEP-0367- context-parameters.md Functional Error Handling in Kotlin: Part 3 - The Raise DSL: https://rockthejvm.com/articles/functional-error-handling-in-kotlin-part-3-the-raise- dsl 18