Jetpack Compose：親コンポーネントから孫以降コンポーネントへ直接データを渡す(CompositonLocal)

本を読んでいて分からなかった箇所を、ChatGPTに聞きました。Jetpack Compose以前の方法との比較など、色んな選択肢の意義や比較をすぐに教えてもらえるので、すごく助かります。

Jetpack ComposeのCompositionLocalが何をしているのか分かりません。

User
Jetpack ComposeのCompositionLocalが何をしているのか分かりません。

単純なサンプルコードと、その内部的な仕組みの解説をお願いします。

ChatGPT
Jetpack ComposeのCompositionLocalは、コンポジションツリーの中でデータを渡すための仕組みです。これにより、親コンポーネントから子コンポーネントへのデータの伝播が可能となり、特定のコンテキストや設定をツリーの異なるレベル間で共有できます。

CompositionLocalを使うことで、深くネストされたコンポーネントに対して、props drilling（親コンポーネントから子コンポーネントへとプロパティを段階的に渡していくこと）を避けることができます。これは、特にテーマやローカライゼーション情報など、多くのコンポーネントで共有されるべきデータに対して有用です。

単純なサンプルコード
以下の例では、CompositionLocalを使用してテーマ情報をコンポーネントツリーを通じて渡す方法を示します。

まず、カスタムCompositionLocalを定義します。

import androidx.compose.runtime.Composable  
import androidx.compose.runtime.compositionLocalOf  
import androidx.compose.runtime.CompositionLocalProvider  
import androidx.compose.material.Text  
  
// テーマデータを持つクラス  
data class Theme(val color: String)  
  
// CompositionLocalを定義  
val LocalTheme = compositionLocalOf { Theme("DefaultColor") }  

次に、このLocalThemeを使用して、コンポーネントツリー内の異なる場所でテーマ情報を設定および取得します。

@Composable  
fun MyApp() {  
  // テーマを提供  
  CompositionLocalProvider(LocalTheme provides Theme("Blue")) {  
    Greeting("World")  
  }  
}  
  
@Composable  
fun Greeting(name: String) {  
  // テーマを取得  
  val theme = LocalTheme.current  
  Text(text = "Hello $name!", color = Color(theme.color))  
}  

内部的な仕組み
CompositionLocalの内部的な仕組みは、コンポジションツリー内でデータを安全に渡すためのスコープを提供することにあります。CompositionLocalProviderコンポーネントを使用してデータを提供すると、そのスコープ内にあるすべてのコンポーネントは、CompositionLocalを介してそのデータにアクセスできます。

CompositionLocalは、グローバルな状態の管理やアクセスのためのものではありませんが、コンポジションツリーを通じてコンテキスト固有のデータを効率的に渡すための強力なツールです。CompositionLocalの使用は、状態やデータがどのように伝播されるかに関する明確な理解が必要となりますが、正しく使用される場合、コードの再利用性と可読性を大幅に向上させることができます。

User

LocalTheme provides Theme("Blue")) {  
    Greeting("World")}  

は、何をしているのですか？

ChatGPT
このKotlinのコードスニペットは、Jetpack ComposeのCompositionLocalを使用して、特定のコンテキスト内で使用されるテーマ情報を設定しています。具体的には、以下のことを行っています。

CompositionLocalProvider(LocalTheme provides Theme("Blue")) {  
  Greeting("World")  
}  

LocalTheme provides Theme("Blue")は、LocalThemeというCompositionLocalにTheme("Blue")インスタンスを提供しています。ここで、Themeクラスのインスタンスが作成され、そのcolorプロパティに"Blue"が設定されています。この操作により、このCompositionLocalProviderのスコープ内でLocalThemeを通じてアクセスされるすべてのテーマ情報が"Blue"に設定されたテーマになります。

CompositionLocalProviderは、指定されたLocalThemeの値（この場合はTheme("Blue")）をその子コンポーネントに提供するためのコンポーザブル関数です。このスコープ内のコンポーネントは、LocalTheme.currentを通じてこのテーマ情報にアクセスできます。

{ Greeting("World") }は、CompositionLocalProviderによって提供される値を使用する子コンポーネントの例です。この例では、Greeting関数コンポーザブルが呼び出され、"World"という文字列をパラメータとして受け取ります。Greetingコンポーネント内でLocalTheme.currentを使用すると、Theme("Blue")が提供されるため、このコンポーネントは"Blue"というテーマ情報に基づいた表示を行うことができます。

このように、CompositionLocalProviderはJetpack Composeのコンポジションツリー内で、特定の範囲にわたってデータ（この場合はテーマ情報）を提供するためのメカニズムを提供します。これにより、深いネスト構造になっているコンポーネント間でのデータの受け渡しが容易になり、プロップドリリング（親コンポーネントから子コンポーネントへとプロパティを段階的に渡していくこと）を避けることができます。

LocalTheme.currentの値を、子コンポーネントから更新することもできますか？

User
LocalTheme.currentの値を、子コンポーネントから更新することもできますか？

ChatGPT
CompositionLocalの値は、直接的に子コンポーネントから更新することはできません。CompositionLocalは、その値を提供するスコープ内で一貫性を保つために設計されており、子コンポーネントが親が提供したCompositionLocalの値を変更することは想定していません。代わりに、新しい値を提供したい場合は、子コンポーネントで新たにCompositionLocalProviderを使用してその値をオーバーライドする必要があります。

例えば、あるコンポーネント内でLocalThemeの現在値を"Red"に変更したい場合は、そのコンポーネント内でCompositionLocalProviderを使って新しい値を提供します。これは、そのコンポーネント及びその子コンポーネント内でのみ、LocalTheme.currentの値が"Red"になることを意味します。

@Composable  
fun CustomComponent() {  
  // このスコープ内でLocalThemeの値を"Red"にオーバーライド  
  CompositionLocalProvider(LocalTheme provides Theme("Red")) {  
    // このスコープ内でLocalTheme.currentを参照すると"Red"が返される  
    ChildComponent()  
  }  
}  
  
@Composable  
fun ChildComponent() {  
  // LocalTheme.currentは、このコンポーネントが存在するスコープによって"Red"に設定されている  
  val theme = LocalTheme.current  
  // theme.colorを使用したUIの描画  
}  

この方法により、コンポーネントツリーの特定の部分でCompositionLocalの値を変更することができますが、この変更はそのスコープとその下の子コンポーネントに限定されます。親が提供したオリジナルの値を直接子コンポーネントから変更することはできません。また、CompositionLocalの値をオーバーライドすることは、状態管理やデータフローの設計において慎重に行うべきです。不適切な使用は、アプリケーションの予測不可能な振る舞いやデバッグが困難な問題を引き起こす可能性があります。

子コンポーネントのonChangeメソッドなどを通してThemeの値を変えたい場合、onChangeメソッドはどこに定義するのですか？

User
子コンポーネントのonChangeメソッドなどを通してThemeの値を変えたい場合、onChangeメソッドはどこに定義するのですか？

ChatGPT
子コンポーネントのonChangeメソッドなどを通してThemeの値を変えたい場合、その変更を管理するための状態は、通常、そのThemeの値を提供するコンポーネント（多くの場合は親コンポーネントまたはその近くのコンポーネント）に保持されるべきです。そして、その状態を変更するための関数（この場合はonChangeメソッドに相当するもの）も、その状態を管理するコンポーネントに定義します。子コンポーネントには、この関数をプロパティとして渡し、子コンポーネント内のイベント（例えば、ボタンクリック）に応じて呼び出します。

以下に、このアプローチを使用してThemeの値を動的に更新する例を示します。

ステップ1: 状態と更新関数の定義
親コンポーネントで、Themeの状態とその状態を更新する関数を定義します。

@Composable  
fun ThemeChangerApp() {  
  var theme by remember { mutableStateOf(Theme("Blue")) } // 初期テーマ  
  
  // テーマを変更する関数  
  val changeTheme = { newTheme: Theme ->  
    theme = newTheme  
  }  
  
  // Themeを提供  
  CompositionLocalProvider(LocalTheme provides theme) {  
    // 子コンポーネントに変更関数を渡す  
    ThemeChangerButton(onChange = changeTheme)  
  }  
}  

ステップ2: 子コンポーネントでの関数の使用
子コンポーネントにonChange関数をプロパティとして渡し、適切なイベント（例えば、ボタンクリック）でこの関数を呼び出します。

@Composable  
fun ThemeChangerButton(onChange: (Theme) -> Unit) {  
  // ボタンがクリックされた時にテーマを"Red"に変更  
  Button(onClick = { onChange(Theme("Red")) }) {  
    Text("Change Theme to Red")  
  }  
}  

この例では、ThemeChangerAppコンポーネントがThemeの状態を管理し、ThemeChangerButtonに変更関数changeThemeを渡しています。ThemeChangerButtonでは、ボタンがクリックされたときにこの関数を呼び出し、Themeの状態を更新します。これにより、Themeの値を動的に変更することができ、その変更はCompositionLocalProviderを通じて提供されるThemeに反映されます。

この方法では、状態管理の原則に従い、データの流れを一方向に保ちつつ、コンポーネント間で状態を共有および更新することができます。

例えば孫コンポーネントのイベントハンドラは、結局、親から子、子から孫コンポーネントへとドリリングすることになるのですか？

User
例えば孫コンポーネントのイベントハンドラは、結局、親から子、子から孫コンポーネントへとドリリングすることになるのですか？

ChatGPT
はい、その通りです。孫コンポーネントのイベントハンドラを通じて状態を更新したい場合には、親コンポーネントから子コンポーネント、そして子コンポーネントから孫コンポーネントへとイベントハンドラ（または状態を更新するための関数）を渡す必要があります。これは「プロップドリリング」と呼ばれるプロセスです。プロップドリリングは、深いネスト構造のコンポーネントツリーで必要なデータや関数を渡すためのシンプルな方法ですが、コンポーネントツリーが複雑になると管理が煩雑になる可能性があります。

プロップドリリングを避ける一つの方法は、状態管理ライブラリ（例えば、Jetpack Composeの場合はViewModelを使用する）を使って、状態やロジックをコンポーネントツリーの外に配置することです。これにより、状態や関数を直接必要なコンポーネントに注入できるため、中間のコンポーネントを経由する必要がなくなります。

また、Jetpack ComposeではCompositionLocalを使用してコンポーネントツリーを通じてデータを効率的に渡すことができますが、これは主にアプリケーション全体で共有されるべきデータ（例えば、テーマやローカリゼーション情報）に適しており、特定のイベントハンドラや状態更新関数を渡すためには向いていません。

したがって、特定の状態更新が必要な場合（特にそれが特定のユーザー操作に応じて行われるべき場合）、親から子、子から孫へと関数をドリリングするか、ViewModelや他の状態管理のアプローチを使用して、より管理しやすい方法を検討する必要があります。

すると、イベントハンドラはCompositionLocalを用いて管理することは想定されていないのですね？

User
すると、イベントハンドラはCompositionLocalを用いて管理することは想定されていないのですね？

ChatGPT
はい、その通りです。CompositionLocalは、主にアプリケーション全体で共有されるべき静的なデータや設定（テーマ、ローカリゼーション情報など）をコンポーネントツリーを通じて効率的に渡すために設計されています。イベントハンドラやユーザーインタラクションに応じて動的に変更される状態の管理には、CompositionLocalの使用は想定されていません。

イベントハンドラや動的な状態の管理には、以下のような他のアプローチがより適しています：

状態保持コンポーネント：状態を保持するコンポーネント（またはViewModel）を使用して、状態を管理します。この状態は、コンポーネントツリー内の必要な場所に、プロパティとして直接、またはイベントハンドラとして渡されます。

ViewModel：Jetpack Composeと共に使用されるViewModelは、UIに関連するデータの保持と管理を行います。ViewModelを使用することで、ライフサイクルによる再構築から独立した形で状態を保持でき、必要なデータやロジックをコンポーネントに提供することができます。

状態フローまたはライブデータ：ViewModel内で状態フロー（StateFlow）やライブデータ（LiveData）を使用し、状態の変更をコンポーネントに反映させることができます。これらの機構を通じて、状態の変更を購読し、UIを適宜更新します。

CompositionLocalをイベントハンドラや動的な状態の管理に使用する代わりに、これらのアプローチを組み合わせて、アプリケーションの状態をより効果的に管理することが推奨されます。これにより、コードの再利用性が向上し、コンポーネント間の依存関係が減少し、アプリケーションの保守性と拡張性が向上します。

StateFlowまたはLiveDataによるオブザーバー等を使えば、CompositionLocalはそもそも不要ではないのですか？

User
StateFlowまたはLiveDataによるオブザーバー等を使えば、CompositionLocalはそもそも不要ではないのですか？

ChatGPT
StateFlowやLiveDataとCompositionLocalは、Jetpack Composeでの状態管理において異なる目的と使用シナリオを持っています。それぞれが独自の利点を持ち、あるケースでは代替可能であっても、それぞれがJetpack Composeアプリケーション内で特定の役割を果たします。以下は、それぞれのユースケースと必要性についての概要です。

StateFlow または LiveData
動的データの管理と更新: StateFlowやLiveDataは、アプリケーションの状態やデータが動的に変化するシナリオに適しています。これらは特にビジネスロジックやUI状態の管理に有用で、変更があった場合にUIをリアクティブに更新するために使用されます。

ライフサイクルに敏感: LiveDataはライフサイクルを意識したコンポーネントであり、アクティビティやフラグメントのライフサイクルに基づいて自動的にデータの購読を開始/停止します。StateFlowはライフサイクルに依存しないため、利用時にはライフサイクルを考慮した実装が必要になる場合があります。

UIとのバインディング: これらのツールを使用して、データの変更をリアクティブにUIに反映させることができます。これはユーザーインタラクションやデータフェッチなどによってデータが変更される場合に特に有用です。

CompositionLocal
アプリケーション全体でのデータ共有: CompositionLocalは、アプリケーションのテーマ、ロケール設定、アクセス権限など、アプリケーション全体で共有されるべき静的な、またはあまり頻繁に変更されないデータをコンポーネントツリーを通じて効率的に渡すために設計されています。

プロップドリリングの回避: 特定のデータを多層にわたるコンポーネントツリー内の多くのコンポーネントに渡す必要がある場合、CompositionLocalを使用すると、そのデータを直接必要なコンポーネントに注入できるため、プロップドリリングを避けることができます。

コンテキスト固有の設定: コンポーネントまたは特定のUI部分に対するコンテキスト固有の設定を提供する場合に便利です。例えば、特定の部分でのみ適用されるテーマやフォントサイズの変更などがこれに該当します。

結論として、StateFlowやLiveDataは動的なデータの管理とUIとのリアクティブなバインディングに最適ですが、CompositionLocalはアプリケーション全体のコンテキストや設定を効率的に管理し、コンポーネント間で共有するために重要です。これらの機能は相補的であり、Jetpack Composeアプリケーションの設計において、それぞれのケースに応じて適切に組み合わせて使用することが推奨されます。

Jetpack Compose以前の従来の方法だと、CompositionLocalで管理されるようなデータはどう定義されていたのですか？

User
ありがとうございます。おかげで理解できました。

Jetpack Compose以前の従来の方法だと、CompositionLocalで管理されるようなデータはどう定義されていたのですか？

ChatGPT
Jetpack Compose以前の従来のAndroid UI開発では、CompositionLocalに相当する機能を実現するためにいくつかの異なる方法が使用されていました。これらのデータ（アプリケーション全体の設定、テーマ、ロケール情報など）の管理と共有には、以下のような手法が一般的でした：

Contextを通じたデータの共有
リソースファイル：従来のAndroid開発では、テーマやスタイル、文字列リソースなど、アプリケーション全体で共有されるデータは、リソースファイル（resディレクトリ内のXMLファイル）に定義されます。これらのリソースは、Contextを介してアクセスされ、アプリケーションのどこからでも参照することができます。

SharedPreferences：ユーザーの設定や選択など、アプリケーションの実行中に変更される可能性のあるデータは、SharedPreferencesを使用して保存およびアクセスされることが多いです。これにより、アプリケーションの異なる部分間でデータを共有することができます。

グローバルアクセスを提供するクラス
シングルトンパターン：特定のデータやサービスをアプリケーション全体で共有するために、シングルトンクラスが使用されることがあります。このパターンは、同じインスタンスをアプリケーションの異なる部分からアクセスできるようにするものです。

Applicationクラス：カスタムApplicationクラスを使用して、アプリケーション全体で共有されるデータやオブジェクトの初期化を行うことができます。これらは、アプリケーションのライフサイクルに結びついているため、アプリケーションが実行されている間は常に利用可能です。

DI（依存性注入）フレームワーク
DaggerやHiltなどのDIフレームワーク：依存性注入フレームワークを使用すると、アプリケーションの異なる部分に必要なオブジェクトやデータを注入することができます。これにより、コンポーネント間の結合度を低減し、テストのしやすさを向上させることができます。特に、Hilt（DaggerをベースにしたAndroid向けのDIライブラリ）は、Jetpack Composeと共に使われることが多いです。

従来の開発手法では、これらの異なるアプローチを組み合わせて、アプリケーション全体でのデータ共有や設定の管理を行っていました。Jetpack ComposeのCompositionLocalは、これらの要件をより宣言的に、そしてComposeの宣言的UIパラダイムに合わせて提供する新しい方法です。

User
ありがとうございます！　おかげですっきり理解できました！

ChatGPT
喜んでお手伝いできて光栄です！理解できてよかったです。他にも何かご質問があれば、いつでもお気軽にどうぞ。Jetpack Composeやその他のAndroid開発に関すること、何でも聞いてくださいね！