連載：Reactive Extensions（Rx）入門 第2回 イベント・プログラミングとRx 河合 宜文 2012/01/06
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●合成のためのメソッド

　Rxの代表的な合成のためのメソッドを紹介していこう。

○SelectManyメソッド

　SelectManyメソッドはRxでは最もよく使われるメソッドの1つだ。例えばマウス・ダウンをきっかけにしてマウス・ムーブに差し替えてしまう、など、後へ流すシーケンス自体の差し替えを可能にする（次の図はそのイメージ）。また、1つ目の非同期の結果から2つ目の非同期を起動させる、といったように、特にRxで非同期プログラミングをする際にも重宝される。

SelectManyメソッドのイメージ図

Aのシーケンスでの値によって、後続のBのシーケンスの内容が差し替えられる。このイメージ図では、Aのシーケンスの1つ目の値によってBのシーケンスで1つの値に差し替えられ、Aの2つ目の値によってBで2つの値に差し替えられ、Aの3つ目の値によってBで3つの値に差し替えられている。

　メソッド構文でのSelectManyメソッドはクエリ構文の多重「from」に書き換えることができる。もし幾つものSelectManyメソッドを使うことがあったら、クエリ構文を使用することを検討すると、きれいなコードが書けるだろう。次のコードは、同じ内容をメソッド構文とクエリ構文で記述した例である。

// 別のObservableに差し替えるような挙動をする // 結果：10, 10, 11, 10, 11, 12 Observable.Range(1, 3)   .SelectMany(x => Observable.Range(10, x))   .Subscribe(Console.WriteLine); // クエリ構文を使うと、見栄えよく仕上げられることも // { x = 1, y = 10 } // { x = 2, y = 10 } // { x = 2, y = 11 } // { x = 3, y = 10 } // { x = 3, y = 11 } // { x = 3, y = 12 } var query = from x in Observable.Range(1, 3)             from y in Observable.Range(10, x)             select new { x, y }; query.Subscribe(Console.WriteLine); ' 別のObservableに差し替えるような挙動をする ' 結果：10, 10, 11, 10, 11, 12 Observable.Range(1, 3).   SelectMany(Function(x) Observable.Range(10, x)).   Subscribe(AddressOf Console.WriteLine) ' クエリ構文を使うと、見栄えよく仕上げられることも ' { x = 1, y = 10 } ' { x = 2, y = 10 } ' { x = 2, y = 11 } ' { x = 3, y = 10 } ' { x = 3, y = 11 } ' { x = 3, y = 12 } Dim query = From x In Observable.Range(1, 3)             From y In Observable.Range(10, x)             Select New With {.x = x, .y = y} query.Subscribe(AddressOf Console.WriteLine)

SelectManyメソッドの例（上：C#、下：VB）

「Range(1, 3)」（以降、A）シーケンスの1つ目の値（x＝1）によって後続の「Range(10, x)」（以降、B）シーケンスで「10」という1つの値に差し替えられ、Aの2つ目の値（x＝2）によってBで「10」「11」という2つの値に差し替えられ、Aの3つ目の値（x＝3）によってBで「10」「11」「12」という3つの値に差し替えられている。

　非同期プログラミングでの活用事例については、次回に詳しく解説する。

○Concatメソッド

　Concatメソッドは2つのシーケンスを連結する。その際、1つ目のシーケンスが終了するまでは、仮に2つ目のシーケンスで値が発行されていたとしても値を無視する。次の図はそのイメージだ。

Concatメソッドのイメージ図（Aの末尾の四角はOnCompletedメソッドを表す）

Aのシーケンスが終了したら、Bのシーケンスに連結する。

　以下に単純なConcatメソッドの例を示す。

// 実行結果：1, 2, 3, -1, -1, -1 Observable.Range(1, 3)   .Concat(Observable.Repeat(-1, 3))   .Subscribe(Console.WriteLine); ' 実行結果：1, 2, 3, -1, -1, -1 Observable.Range(1, 3).   Concat(Observable.Repeat(-1, 3)).   Subscribe(AddressOf Console.WriteLine)

Concatメソッドの例（上：C#、下：VB）

「Range(1, 3)」シーケンスが終了したら、「Repeat(-1, 3)」シーケンスに連結する。

　2つのシーケンスだけではなく、複数（IEnumerable<IObservable<T>>オブジェクト）の連結にも対応しており、強く実行順序を規定したい場合に活用可能だ。

○Mergeメソッド

　すべての値を、発行されると即座にそのまま流す（次の図はそのイメージ）。2つのみの連結ではなく、複数の連結にも対応している。幾つものコントロールに対して共通の処理をしたい、などのときに便利に使える。

Mergeメソッドのイメージ図

それぞれのシーケンスで発行されたすべての値を、即座にそのまま流す。

　次のコードはMergeメソッドの利用例。

// Windowsフォームで4つのTextBoxコントロール全てに // 「DragDropEffects.All」を設定する new[] { textBox1, textBox2, textBox3, textBox4 }   .Select(x => Observable.FromEventPattern<DragEventArgs>(                                                   x, "DragEnter"))   .Merge()   .Subscribe(x => x.EventArgs.Effect = DragDropEffects.All); // 上のMergeメソッドは以下のコードの変形パターン。 // IEnumerable<IObservable<T>>オブジェクトでまとめてMergeすると // コードがきれいに仕上がる Observable.Merge(   Observable.FromEventPattern<DragEventArgs>(textBox1, "DragEnter"),   Observable.FromEventPattern<DragEventArgs>(textBox2, "DragEnter"),   Observable.FromEventPattern<DragEventArgs>(textBox3, "DragEnter"),   Observable.FromEventPattern<DragEventArgs>(textBox4, "DragEnter") ); ' Windowsフォームで4つのTextBoxコントロール全てに ' 「DragDropEffects.All」を設定する Dim merge = {TextBox1, TextBox2, TextBox3, TextBox4}.   Select(Function(x) Observable.FromEventPattern(Of DragEventArgs)(                                                   x, "DragEnter")).   Merge().   Subscribe(Sub(x) x.EventArgs.Effect = DragDropEffects.All) ' 上のMergeメソッドは以下のコードの変形パターン。 ' IEnumerable(Of IObservable(Of T))オブジェクトでまとめてMergeすると ' コードがきれいに仕上がる Observable.Merge(   Observable.FromEventPattern(Of DragEventArgs)(                                               TextBox1, "DragEnter"),   Observable.FromEventPattern(Of DragEventArgs)(                                               TextBox2, "DragEnter"),   Observable.FromEventPattern(Of DragEventArgs)(                                               TextBox3, "DragEnter"),   Observable.FromEventPattern(Of DragEventArgs)(                                               TextBox4, "DragEnter") )

Mergeメソッドの例（上：C#、下：VB）

　IEnumerable<IObservable<T>>オブジェクトからのMergeというのは一見奇妙に見えるかもしれないが、LINQ to Objectsと組み合わせてIEnumerable<IObservable<T>>オブジェクトをうまく作り上げることで、コードの重複をうまく消すことができる。

○Zipメソッド

　ZipメソッドはAとB、2つの値がそろったときに値を流す。片方に値が偏ったときは、2つがそろうまでキューに古い値がためられていく。次の図はそのイメージである。

Zipメソッドのイメージ図

AとBのシーケンスで、2つの値がそろったときに値を流す。

　以下の例では、Zipメソッドの挙動をIntervalメソッド（＝指定時間間隔で値を発行する）とTimestampメソッド（＝通過した際の時間と値をくっつける）で確認している。

// 実行結果： // { x = 0@2011/12/20 7:37:15 +09:00, y = 0@2011/12/20 7:37:17 +09:00, now = 2011/12/20 7:37:17 +09:00 } // { x = 1@2011/12/20 7:37:16 +09:00, y = 1@2011/12/20 7:37:20 +09:00, now = 2011/12/20 7:37:20 +09:00 } // { x = 2@2011/12/20 7:37:17 +09:00, y = 2@2011/12/20 7:37:23 +09:00, now = 2011/12/20 7:37:23 +09:00 } // { x = 3@2011/12/20 7:37:18 +09:00, y = 3@2011/12/20 7:37:26 +09:00, now = 2011/12/20 7:37:26 +09:00 } // { x = 4@2011/12/20 7:37:19 +09:00, y = 4@2011/12/20 7:37:29 +09:00, now = 2011/12/20 7:37:29 +09:00 } // { x = 5@2011/12/20 7:37:20 +09:00, y = 5@2011/12/20 7:37:32 +09:00, now = 2011/12/20 7:37:32 +09:00 } // { x = 6@2011/12/20 7:37:21 +09:00, y = 6@2011/12/20 7:37:35 +09:00, now = 2011/12/20 7:37:35 +09:00 } Observable.Interval(TimeSpan.FromSeconds(1))   .Timestamp()   .Zip(Observable.Interval(TimeSpan.FromSeconds(3)).Timestamp(), (x, y) => new { x, y, now = DateTimeOffset.Now })   .Subscribe(Console.WriteLine); ' 実行結果： ' { x = 0@2011/12/20 7:37:15 +09:00, y = 0@2011/12/20 7:37:17 +09:00, now = 2011/12/20 7:37:17 +09:00 } ' { x = 1@2011/12/20 7:37:16 +09:00, y = 1@2011/12/20 7:37:20 +09:00, now = 2011/12/20 7:37:20 +09:00 } ' { x = 2@2011/12/20 7:37:17 +09:00, y = 2@2011/12/20 7:37:23 +09:00, now = 2011/12/20 7:37:23 +09:00 } ' { x = 3@2011/12/20 7:37:18 +09:00, y = 3@2011/12/20 7:37:26 +09:00, now = 2011/12/20 7:37:26 +09:00 } ' { x = 4@2011/12/20 7:37:19 +09:00, y = 4@2011/12/20 7:37:29 +09:00, now = 2011/12/20 7:37:29 +09:00 } ' { x = 5@2011/12/20 7:37:20 +09:00, y = 5@2011/12/20 7:37:32 +09:00, now = 2011/12/20 7:37:32 +09:00 } ' { x = 6@2011/12/20 7:37:21 +09:00, y = 6@2011/12/20 7:37:35 +09:00, now = 2011/12/20 7:37:35 +09:00 } Observable.Interval(TimeSpan.FromSeconds(1)).   Timestamp().   Zip(Observable.Interval(TimeSpan.FromSeconds(3)).Timestamp(), Function(x, y) New With {.x = x, .y = y, .now = DateTimeOffset.Now}).   Subscribe(AddressOf Console.WriteLine)

Zipメソッドの例（上：C#、下：VB）

1秒間隔で作成されるタイムスタンプ値（Aシーケンス）と、3秒間隔で作成されるタイムスタンプ値（Bシーケンス）の両方がそろったときに値をSubscribeメソッドに流す。

　この場合、xが1秒間隔、yが3秒間隔なので、xの方が多く値が発行されるが、yの間隔に合わされて値が流されている。また、出力結果を見るとxのタイムスタンプ値は1秒間隔で古いものから順に出力されており、多く発行されたxの値はキューに入っているのが確認できる。

○CombineLatestメソッド

　Zipメソッドと似ているが、これは、どちらかの値が発行された際に、最も新しい値とそろえて値を流す（次の図はそのイメージ）。例えばどちらかのイベントが発行されるたびに、結果を再計算してほしい、といった場合に有効活用できる。

CombineLatestメソッドのイメージ図

AとBのシーケンスで、どちらかの値が発行された際に2つの値がそろっていれば値を流す。ただし、各シーケンスにおける最新の値がそろえられて流される。

　以下は、2つのチェックボックスを、チェックが切り替わるたびにチェック状態を確認し、両方がチェック状態ならば実行する、というものだ。

public static class ToggleButtonExtensions {   // WPF／Silverlight／WP7のToggleButtonコントロール（チェックボックスなど）で   // チェック状態が変化したらIsCheckedプロパティの値を送るように合成   public static IObservable<bool> IsCheckedAsObservable(this ToggleButton button)   {     var checkedAsObservable = Observable.FromEvent<RoutedEventHandler, RoutedEventArgs>(       h => (sender, e) => h(e),       h => button.Checked += h, h => button.Checked -= h);     var uncheckedAsObservable = Observable.FromEvent<RoutedEventHandler, RoutedEventArgs>(       h => (sender, e) => h(e),       h => button.Unchecked += h, h => button.Unchecked -= h);     return Observable.Merge(checkedAsObservable, uncheckedAsObservable).Select(_ => button.IsChecked.Value);   } } // checkBox1とcheckBox2という2つのチェックボックスが // 両方ともチェックされていたらメッセージボックスを表示 checkBox1.IsCheckedAsObservable()   .CombineLatest(checkBox2.IsCheckedAsObservable(),     (isChecked1, isChecked2) => new { isChecked1, isChecked2 })   .Where(x => x.isChecked1 && x.isChecked2)   .Subscribe(_ => MessageBox.Show("両方チェックされている")); Module ToggleButtonExtensions   ' WPF／Silverlight／WP7のToggleButtonコントロール（チェックボックスなど）で   ' チェック状態が変化したらIsCheckedプロパティの値を送るように合成   <System.Runtime.CompilerServices.Extension()>   Function IsCheckedAsObservable(button As ToggleButton) As IObservable(Of Boolean)     Dim checkedAsObservable = Observable.FromEvent(Of RoutedEventHandler, RoutedEventArgs)(       Function(h) Sub(sender, e) h.Invoke(e),       Sub(h) AddHandler button.Checked, h, Sub(h) RemoveHandler button.Checked, h)     Dim uncheckedAsObservable = Observable.FromEvent(Of RoutedEventHandler, RoutedEventArgs)(       Function(h) Sub(sender, e) h.Invoke(e),       Sub(h) AddHandler button.Unchecked, h, Sub(h) RemoveHandler button.Unchecked, h)     Return Observable.Merge(checkedAsObservable, uncheckedAsObservable).Select(Function(x) button.IsChecked.Value)   End Function End Module ' checkBox1とcheckBox2という2つのチェックボックスが ' 両方ともチェックされていたらメッセージボックスを表示 CheckBox1.IsCheckedAsObservable().   CombineLatest(CheckBox2.IsCheckedAsObservable(),     Function(x, y) New With {.isChecked1 = x, .isChecked2 = y}).   Where(Function(x) x.isChecked1 AndAlso x.isChecked2).   Subscribe(Sub(x) MessageBox.Show("両方チェックされている"))

CombineLatestメソッドの例（上：C#、下：VB）

「checkBox1.IsCheckedAsObservable()」と「checkBox2.IsCheckedAsObservable()」のシーケンスで、どちらかのチェック状態が変更された際に、2つの値（最新の値）がチェック状態でそろっていれば、Subscribeメソッドに値を流す。

　しかし、この例は、こんな回りくどいことはせずに、XAMLコード上で、CheckBoxコントロールのIsCheckedプロパティにデータバインドすべきだろう。

　XAMLファミリでは、データ・バインディングの積極活用によりコントロールへのID付与やイベントの利用があまりされないため、GUIプログラミングでRxを活用可能な範囲はあまり広いとはいえない。しかし、RxをXAMLファミリで有効活用するための、サードパーティ製のライブラリが幾つか出ている。1つは「ReactiveUI」で、MVVMパターンにおけるViewModelの構築をRxで支援するというものだ。もう1つは筆者が開発している「ReactiveProperty」で、プロパティ自身がバインド可能かつIObservable<T>であるReactivePropertyや、宣言的にCanExecuteの条件を記述可能なReactiveCommandによって、Viewと切り離したGUIプログラミングを支援する。

○Scanメソッド

　最後に、これは連結ではなく集計ではあるが、Scanメソッドを紹介しよう。Scanメソッドは1つ前の「結果」と現在の「値」を合成して値を流す。自分自身の1つ前の結果値を見ることが可能なので、差分を計算したりなどに活用できる。次の図はそのイメージ。

Scanメソッドのイメージ図

Aのシーケンスで、1つ前の「結果」（＝中央にある茶色の横線）と現在の「値」（＝上にある青色の横線）を合成して値を流す。

　Scanメソッドの挙動は、LINQ to ObjectsでのAggregateメソッドの計算結果の途中を全て列挙していることと等しい。

// 1, 3（＝1＋2）, 6（＝3＋3）, 10（＝6＋4）, 15（＝10＋5） Observable.Range(1, 5)   .Scan((x, y) => x + y)   .Subscribe(Console.WriteLine); ' 1, 3（＝1＋2）, 6（＝3＋3）, 10（＝6＋4）, 15（＝10＋5） Observable.Range(1, 5).   Scan(Function(x, y) x + y).   Subscribe(AddressOf Console.WriteLine)

Scanメソッドの例（上：C#、下：VB）

「Range(1, 5)」のシーケンスで、1つ目の現在値が「1」で1つ前の（x＋yの）結果値がないので結果値は「1」、2つ目の現在値が「2」で1つ前の結果値が「1」なので結果値は「3」、3つ目の現在値が「3」で1つ前の結果値が「3」なので結果値は「6」、という結果値がSubscribeメソッドに流される。

　なお、LINQ to ObjectsでのAggregateメソッドと同じく、シード値を与えることも可能だ。

■

　今回はReactive Extensions（Rx）の基本的な流れと、イベントでの利用の仕方、合成のためのメソッド群を説明した。次回は非同期での使い方や、時間に関するメソッド群を解説していく予定だ。

INDEX
	［連載］Reactive Extensions（Rx）入門
	第2回 イベント・プログラミングとRx
	1．基本的な記述方法／IObserver<T>オブジェクトの詳細／“Dispose”の必要性／Observableオブジェクトの生成子
	2．イベントとは何か？ イベントをRxで扱うことの利点／FromEventメソッド＆FromEventPatternメソッド
	3．合成のためのメソッド

「連載：Reactive Extensions（Rx）入門」

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