IReadOnlyCollectionなどの存在意義について

Question

c#において、IReadOnlyCollectionやIEnumableなどのコレクションは、中にListが入っているのかDictionaryが入っているのかHashSetが入っているのかわかりません。
この三つをわざわざ同じように扱えるようにすることにどんな意味があるのでしょうか。
具体的にどんな使い方ができるのか教えてください。
~~それに意味があったとして、なぜIReadOnlyListやIReadOnlyDictionaryが存在しないのですか？~~
それらのコレクションは存在しました。

Accepted Answer

ListやDictionary、HashSetは名前からしてコレクションに分類されます。
ですから、それぞれ反復処理(例えば、foreachでループ)が出来てほしいですよね。

少なくとも Microsoft の開発者はそう思った訳なので、ListやDictionary、HashSetなどのクラスは全て反復処理が出来るという振る舞いに共通点を持たせることにしました。
それを実現する手段の1つがインターフェースです。

この手段を利用して、反復処理が出来るという共通点をListやDictionary、HashSetなどに持たせるためにIEnumerable<T>インターフェースが作成され、それぞれのクラスに実装されました。

また、反復処理が出来るという共通点を持たせたことで、「反復処理ができるオブジェクトを外部から受け取って、そのオブジェクトなりの反復処理をしてもらいたい」という実装ができるようになりました。

C#
1using System;
2using System.Collections.Generic;
3public class Program
4{
5    public static void Main()
6    {
7        WriteSequence(new[]{1,3,5,7});
8        WriteSequence(new List<string>{"aa","b","cccc"});
9    }
10    public static void WriteSequence<T>(IEnumerable<T> source)
11    {
12        foreach(var element in source)
13        {
14            Console.Write(element);
15        }
16    }
17}

反復処理ができるオブジェクトとは IEnumerable<T> のことです。
WriteSequenceメソッドだけに着目すると何のクラスが外から渡されているかが分かりませんね。それにも関わらず、foreach が実装できて、コンパイルも通り、このプログラムが動作しているのはインターフェースが存在するおかげです。

IEnumerable<T>というインターフェースが存在しなければ、「反復処理ができるオブジェクトを外部から受け取って、そのオブジェクトなりの反復処理をしてもらいたい」という実装ができなくなります。

もちろん、これはIEnumerable<T>に限らず他のインタフェースでも同じことが言えます。
「Xという振る舞いが出来るオブジェクトを外部から受け取って、そのオブジェクトなりのXという振る舞いをしてもらいたい」という実装をするにはインターフェースが必要です。

インターフェースを活用することで、特定のクラスの代わりにインターフェースに依存したコードが生まれます。そのコードを「抽象化されたコード」「抽象に依存したコード」などとよく表現します。

適切なコードの抽象化は読みやすく、修正しやすいコードが生まれますから、「この三つをわざわざ同じように扱えるようにすること」にしたそのメソッド(?)にはそういう意味が込められているかもしれません。

実際にそのコードを拝見している訳ではありませんから、適切に抽象化されているかはわかりません。

Answer

質問内容からして、「IReadOnlyCollectionなどの存在意義」ではなく「インターフェイスの存在意義」の理解が必要です。
そのうえで、インターフェイスが役立つ例として、IReadOnlyCollection<T> を使って説明します。

インターフェイスとは一言で言えば、クラスの規約を定めたものです。クラスが外から見た時にどういった能力が含まれているか、ということがインターフェイスで表されています。

例えば以下のように、配列の前半分を返す、とても便利なメソッドを作ったとします。

csharp
1int[] GetHalf1(int[] source)
2{
3    int indexCenter = source.Length / 2;
4    return source.Take(indexCenter).ToArray();
5}

その後、配列だけでなく、List<int>から同じ処理をするメソッドも必要になりました。
ここで上のコードをコピペして、メソッド引数をList<int>に変えて追加しても解決はしますが、それよりもよい方法があります。
それがメソッドの引数をIReadOnlyCollection<int>にしてしまうことです。

csharp
1int[] GetHalf2(IReadOnlyCollection<int> source)
2{
3    int indexCenter = source.Count / 2;
4    return source.Take(indexCenter).ToArray();
5}

これでもう、Queue<int>でもHashSet<int>でも使えるようになります。

このように、1つのインターフェイス型(IReadOnlyCollection<int>)で多様な具象型(int[]やList<int>)に対応できるのが、インターフェイスの存在意義の1つです。

インターフェイスについてのより説明は以下のページを読まれのがよいでしょう。
https://ufcpp.net/study/csharp/oo_interface.html

なお、IReadOnlyCollection<T> のように書かれたTはジェネリック型といってインターフェイスとはまた別の概念です。ただ、これもインターフェイスと同じように1つのメソッドで複数の具象型が使えるようにる手法です。