Androidアプリでカスタム予測変換を実装しよう！JavaとInputMethodServiceを活用📱

はじめに (対象読者・この記事でわかること)

この記事は、Androidアプリ開発の経験があり、アプリ内で独自のキーボードや予測変換機能を実装したいと考えている開発者の方を対象にしています。特に、既存のAndroid標準キーボードではなく、特定の用途に特化した入力体験を提供したい場合に役立つでしょう。

この記事を読むことで、AndroidのInputMethodServiceというフレームワークを使って、カスタムキーボード（IME: Input Method Editor）の基本的な作り方がわかります。さらに、簡単な単語辞書に基づいた予測変換機能を、Java言語でどのように実装するかを具体的に理解し、自身のAndroidアプリケーションに組み込むための第一歩を踏み出せるようになります。

前提知識

この記事を読み進める上で、以下の知識があるとスムーズです。 * Javaプログラミングの基礎知識 * Androidアプリ開発の基礎知識（Activity、View、Layout、AndroidManifest.xmlの理解など） * XMLを用いたAndroidレイアウト定義の経験

AndroidのIMEと予測変換の基本

AndroidにおけるIME（Input Method Editor）は、ユーザーがスマートフォンやタブレットにテキストを入力する際のインターフェースを提供する重要なコンポーネントです。皆さんが普段使っているGoogle日本語入力やGboard、Simejiなども、このIMEの一種です。Androidは、開発者が独自のIMEを作成するための強力なフレームワークとしてInputMethodServiceクラスを提供しています。

予測変換機能は、このIMEの主要な機能の一つであり、ユーザーが入力中の文字に基づいて、次に続く可能性のある単語やフレーズを提示することで、入力速度と精度を向上させます。例えば、「きょ」と入力すると「今日」「京都」などの候補が表示されるといった機能です。完全に洗練された多言語対応の予測変換をゼロから実装するのは非常に複雑ですが、特定の単語リストに基づいたシンプルな予測変換であれば、比較的容易に実装することが可能です。これにより、例えば特定の専門用語のみを扱うアプリや、定型文の入力を補助するアプリなどで、ユーザーエクスペリエンスを大きく向上させることができます。

Androidでカスタム予測変換を実装する

ここでは、InputMethodServiceを利用して、独自のキーボードとシンプルな予測変換機能を実装する具体的な手順を解説します。

ステップ1: カスタムIMEプロジェクトの作成と基本構成

まずは、Android Studioで新しいプロジェクトを作成し、カスタムIMEの基本的な枠組みを構築します。

1. 新しいAndroidプロジェクトの作成: Android Studioで「Empty Activity」を選択し、任意のプロジェクト名（例: MyPredictionIME）でプロジェクトを作成します。言語はJavaを選択してください。

2. InputMethodServiceの継承: app/src/main/java/com/your_package_name/配下にMyInputMethodService.javaという新しいJavaクラスを作成し、android.inputmethodservice.InputMethodServiceを継承させます。

   ```java package com.your_package_name;

   import android.inputmethodservice.InputMethodService; import android.view.View;

   public class MyInputMethodService extends InputMethodService {

   @Override
   public View onCreateInputView() {
       // ここでキーボードのUIをロードします
       return super.onCreateInputView(); // 後でカスタムレイアウトに置き換えます
   }
   
   // キー入力処理などを後で追加します
   

   } ```

3. IME設定ファイルの作成: app/src/main/res/xml/method.xmlというXMLファイルを作成します。このファイルは、IMEの表示名、設定画面、アイコンなどのメタデータを定義します。

   xml <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <input-method xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" android:isDefault="false" android:supportsSwitchingToNextInputMethod="true" android:settingsActivity="com.your_package_name.SettingsActivity"> <subtype android:label="@string/subtype_label_ja" android:imeSubtypeLocale="ja_JP" android:imeSubtypeMode="keyboard" /> </input-method> - isDefault: デフォルトのIMEにするか（初回起動時など）。通常はfalse。 - settingsActivity: IMEの設定画面Activityを指定（オプション）。 - subtype: IMEの種類（言語、キーボードモードなど）を定義します。@string/subtype_label_jaはstrings.xmlで定義します。

4. AndroidManifest.xmlでのIMEの宣言: AndroidManifest.xmlにIMEをサービスとして登録し、method.xmlを参照させます。

   ```xml

   <!-- IMEの設定Activity (method.xmlで指定した場合) -->
   <activity
       android:name=".SettingsActivity"
       android:label="@string/settings_activity_label"
       android:theme="@style/Theme.AppCompat.Light.DarkActionBar"
       android:exported="true">
       <intent-filter>
           <action android:name="android.intent.action.MAIN" />
       </intent-filter>
   </activity>
   

   `` -android:permission="android.permission.BIND_INPUT_METHOD": IMEサービスには必須のパーミッションです。 -タグでmethod.xmlを参照させます。 -でandroid.view.InputMethodアクションをリッスンするようにします。 -SettingsActivity`はサンプルであり、必ずしも必要ではありません。

ステップ2: キーボードレイアウトの定義とキー入力処理

次に、キーボードの見た目と、キーが押された際の処理を実装します。

1. キーボードレイアウトの作成: app/src/main/res/xml/keys.xmlファイルを作成します。これは物理的なキーボードのキー定義ではなく、android.inputmethodservice.Keyboardクラスが使用するキー定義です。

   xml <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <Keyboard xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" android:keyWidth="10%p" android:horizontalGap="0px" android:verticalGap="0px" android:keyHeight="50dp"> <Row> <Key android:codes="97" android:keyLabel="a" /> <Key android:codes="112" android:keyLabel="p" /> <Key android:codes="112" android:keyLabel="p" /> <Key android:codes="108" android:keyLabel="l" /> <Key android:codes="101" android:keyLabel="e" /> <Key android:codes="32" android:keyLabel="Space" android:isRepeatable="true" android:keyWidth="30%p"/> <Key android:codes="-5" android:keyLabel="Del" android:isRepeatable="true" android:keyWidth="10%p"/> </Row> <!-- 必要に応じて他の行を追加 --> </Keyboard> - android:codes: キーが押されたときに送信される文字コード（ASCII値）または特殊なコード（例: -5はDelete）。 - android:keyLabel: キーに表示されるテキスト。

2. MyInputMethodServiceでのキーボードUIロードとイベント処理: MyInputMethodService.javaを以下のように更新します。KeyboardViewはInputMethodServiceの一部として提供される便利なViewです。

   ```java package com.your_package_name;

   import android.inputmethodservice.InputMethodService; import android.inputmethodservice.Keyboard; import android.inputmethodservice.KeyboardView; import android.view.KeyEvent; import android.view.View; import android.view.inputmethod.CompletionInfo; import android.view.inputmethod.InputConnection; import android.widget.LinearLayout; // キーボードと候補表示用のコンテナ

   import java.util.ArrayList; import java.util.Arrays; import java.util.HashMap; import java.util.List; import java.util.Map;

   public class MyInputMethodService extends InputMethodService implements KeyboardView.OnKeyboardActionListener {

   private KeyboardView keyboardView;
   private Keyboard keyboard;
   private boolean isCaps = false;
   
   // 予測変換用の辞書 (例: キーワード -> 予測候補リスト)
   private Map<String, List<String>> predictionDictionary;
   
   @Override
   public void onCreate() {
       super.onCreate();
       // 辞書の初期化
       predictionDictionary = new HashMap<>();
       predictionDictionary.put("appl", Arrays.asList("apple", "application"));
       predictionDictionary.put("ban", Arrays.asList("banana", "bandage"));
       predictionDictionary.put("ora", Arrays.asList("orange", "oration"));
       // ... 他の単語を追加
   }
   
   @Override
   public View onCreateInputView() {
       LinearLayout layout = (LinearLayout) getLayoutInflater().inflate(R.layout.input_method_layout, null);
       keyboardView = layout.findViewById(R.id.keyboard_view);
       keyboard = new Keyboard(this, R.xml.keys); // ステップ2で作成したキー定義
       keyboardView.setKeyboard(keyboard);
       keyboardView.setOnKeyboardActionListener(this);
       // 予測候補表示Viewもここに追加するが、今回はシンプル化のため省略
       return layout;
   }
   
   @Override
   public void onKey(int primaryCode, int[] keyCodes) {
       InputConnection ic = getCurrentInputConnection();
       if (ic == null) return;
   
       switch (primaryCode) {
           case Keyboard.KEYCODE_DELETE: // -5
               ic.deleteSurroundingText(1, 0); // カーソル左の1文字を削除
               break;
           case Keyboard.KEYCODE_SHIFT: // -1
               isCaps = !isCaps;
               keyboard.setShifted(isCaps);
               keyboardView.invalidateAllKeys(); // キーボードを再描画
               break;
           case Keyboard.KEYCODE_DONE: // -4
               ic.sendKeyEvent(new KeyEvent(KeyEvent.ACTION_DOWN, KeyEvent.KEYCODE_ENTER));
               break;
           default:
               char code = (char) primaryCode;
               if (Character.isLetter(code) && isCaps) {
                   code = Character.toUpperCase(code);
               }
               ic.commitText(String.valueOf(code), 1); // テキストを挿入
               updateSuggestions(); // 予測変換候補を更新
               break;
       }
   }
   
   // --- KeyboardView.OnKeyboardActionListenerの実装 ---
   @Override public void onPress(int primaryCode) {}
   @Override public void onRelease(int primaryCode) {}
   @Override public void onText(CharSequence text) {}
   @Override public void swipeLeft() {}
   @Override public void swipeRight() {}
   @Override public void swipeDown() {}
   @Override public void swipeUp() {}
   
   // 予測変換候補を更新するメソッド
   private void updateSuggestions() {
       InputConnection ic = getCurrentInputConnection();
       if (ic == null) return;
   
       // カーソル前のテキストを取得（例: 最大100文字）
       CharSequence textBeforeCursor = ic.getTextBeforeCursor(100, 0);
       if (textBeforeCursor != null && textBeforeCursor.length() > 0) {
           String currentInput = textBeforeCursor.toString().toLowerCase(); // 小文字化して検索
           List<CompletionInfo> completions = generateCompletions(currentInput);
   
           // 予測候補を表示 (CompletionInfo配列, 置換可能か, 常に表示するか)
           // このsetSuggestions()メソッドはInputMethodServiceのAPIレベル21以上で利用可能
           // 古いAPIレベルでは別途Viewを実装して表示する必要がある
           setSuggestions(completions.toArray(new CompletionInfo[0]), false, true);
       } else {
           setSuggestions(null, false, false); // 候補がない場合はクリア
       }
   }
   
   // 予測候補を生成するロジック
   private List<CompletionInfo> generateCompletions(String input) {
       List<CompletionInfo> suggestions = new ArrayList<>();
       // 辞書から入力された文字列に一致する候補を探す
       for (Map.Entry<String, List<String>> entry : predictionDictionary.entrySet()) {
           if (input.startsWith(entry.getKey())) { // 入力された文字が辞書のキーで始まる場合
               for (String candidate : entry.getValue()) {
                   suggestions.add(new CompletionInfo(candidate.hashCode(), 0, candidate));
               }
           }
       }
       return suggestions;
   }
   
   // 予測候補が選択されたときの処理
   @Override
   public void onDisplayCompletions(CompletionInfo[] completions) {
       // Android OSが候補リストを渡してくれるが、
       // onKeyでsetSuggestions()を使う場合は、このメソッドは直接は使わないことが多い
       // UIに候補を表示するView（例: RecyclerView）がある場合に利用できる
   }
   
   @Override
   public boolean onEvaluateInputViewShown() {
       // 予測変換候補を表示している間もIMEビューを表示し続ける
       return true;
   }
   
   @Override
   public void onUpdateSelection(int oldSelStart, int oldSelEnd,
                                 int newSelStart, int newSelEnd,
                                 int candidatesStart, int candidatesEnd) {
       super.onUpdateSelection(oldSelStart, oldSelEnd, newSelStart, newSelEnd,
               candidatesStart, candidatesEnd);
       // カーソル位置の変更時に予測変換を更新するトリガーとしても使える
       // updateSuggestions();
   }
   
   @Override
   public void onInitializeInterface() {
       super.onInitializeInterface();
       // インターフェースの初期化時にキーボードをロード
       if (keyboard != null) {
           int displayWidth = getMaxWidth();
           if (displayWidth != keyboard.getDisplayWidth()) {
               keyboard.resize(displayWidth);
           }
       }
   }
   
   // 予測候補がユーザーによって選択されたときのコールバック
   // API Level 28 (Android 9.0 Pie) で追加されたため、それ以前のバージョンでは使えない
   @Override
   public void onTextContextMenuItem(int id) {
       InputConnection ic = getCurrentInputConnection();
       if (ic != null) {
           switch (id) {
               case android.R.id.copy:
                   // コピー処理
                   break;
               case android.R.id.cut:
                   // カット処理
                   break;
               case android.R.id.paste:
                   // ペースト処理
                   break;
               case android.R.id.selectAll:
                   // 全選択処理
                   break;
               // ... その他のコンテキストメニューアイテム
           }
       }
   }
   

   } - `input_method_layout.xml` (例):xml

   <!-- 予測候補を表示するエリア (ここでは省略、カスタムViewで実装可能) -->
   <LinearLayout
       android:id="@+id/candidate_view"
       android:layout_width="match_parent"
       android:layout_height="wrap_content"
       android:orientation="horizontal"
       android:gravity="center_vertical"
       android:padding="4dp"
       android:background="#E0E0E0">
       <!-- 予測候補のTextViewなどを動的に追加 -->
   </LinearLayout>
   
   <android.inputmethodservice.KeyboardView
       android:id="@+id/keyboard_view"
       android:layout_width="match_parent"
       android:layout_height="wrap_content"
       android:keyTextColor="#000000"
       android:keyBackground="@drawable/key_background"
       android:keyTextSize="22sp"
       android:paddingTop="2dp"
       android:paddingBottom="2dp"
       android:background="#AAAAAA" />
   

   - `key_background.xml` (drawableフォルダに作成):xml ```

ステップ3: 予測変換ロジックの実装と表示

予測変換の核となるのは、ユーザーの入力に連動して候補を提示するロジックです。

1. 辞書の準備: MyInputMethodServiceのonCreate()内で、簡単なHashMapとして単語辞書を初期化しました。この辞書は、より複雑な外部ファイル（JSON、SQLiteなど）からロードすることも可能です。
2. updateSuggestions()メソッド:
   • getCurrentInputConnection().getTextBeforeCursor(int n, int flags): 現在のカーソル位置の直前のテキストを取得します。nは取得する文字数、flagsはオプションです。
   • 取得したテキスト（currentInput）を元に、generateCompletions()メソッドで辞書検索を行います。
   • setSuggestions(CompletionInfo[] completions, boolean typedWordValid, boolean fullScreen): このメソッドを呼び出すことで、IMEフレームワークに予測候補を提示します。CompletionInfoオブジェクトには、表示するテキストと、選択されたときに挿入されるテキストなどを設定します。
3. generateCompletions()メソッド:
   • input.startsWith(entry.getKey()): 非常にシンプルな例として、入力が辞書のキーで始まる場合に候補を抽出しています。より高度な予測変換では、部分一致、あいまい検索、統計情報などを活用します。

この実装では、InputMethodServiceのsetSuggestions()メソッドによってAndroidのシステムレベルで候補が表示されることを期待しています。ただし、Androidのバージョンやデバイスによっては、この表示が期待通りにいかない場合があります。その際は、input_method_layout.xmlにLinearLayoutなどのコンテナを追加し、動的にTextViewなどを生成して候補を表示する、よりカスタムなUIを実装する必要があります。その場合、ユーザーが候補をタップした際のイベントハンドリングも自身で実装し、InputConnection.commitText()でテキストを挿入します。

ハマった点やエラー解決

実装中に遭遇しやすい問題と、その解決策をまとめました。

問題1: IMEが有効化されない、またはAndroidの設定メニューに出てこない

• 原因: AndroidManifest.xmlのサービス宣言や、res/xml/method.xmlの設定に誤りがある。特にパーミッションやメタデータの記述ミスが多い。
• 解決策:
  1. AndroidManifest.xmlでMyInputMethodServiceがandroid:permission="android.permission.BIND_INPUT_METHOD"を持ち、<intent-filter>にandroid.view.InputMethodアクションが正しく含まれているか確認します。
  2. <meta-data android:name="android.inputmethod" android:resource="@xml/method" />がserviceタグ内に正しく記述され、@xml/methodが作成したmethod.xmlを指しているか確認します。
  3. method.xmlのXML形式が正しいか、特にルートタグが<input-method>であるか確認します。

問題2: キーボードは表示されるが、キー入力がテキストフィールドに反映されない

• 原因: InputMethodServiceのonKey()メソッド内でInputConnectionへの操作が正しく行われていない。
• 解決策:
  1. InputConnection ic = getCurrentInputConnection();がnullになっていないか確認します。onStartInput()やonStartInputView()が正しく呼ばれているか、IMEが実際にアクティブな入力フィールドに接続されているかを確認します。
  2. onKey()内で、文字キーが押されたときにic.commitText(String.valueOf(code), 1);が実行されているか確認します。
  3. 削除キー（KEYCODE_DELETE）の場合はic.deleteSurroundingText(1, 0);が実行されているか確認します。

問題3: 予測変換候補が表示されない、または期待通りに更新されない

• 原因: setSuggestions()の呼び出しが適切でない、CompletionInfoオブジェクトの生成に問題がある、またはAPIレベルの制約。
• 解決策:
  1. updateSuggestions()メソッドがonKey()やonUpdateSelection()など適切なタイミングで呼び出されているか確認します。
  2. generateCompletions()メソッドのロジックが正しく、予測候補がCompletionInfoオブジェクトとしてリストに追加されているかデバッグします。特にCompletionInfoのコンストラクタ引数が正しいか確認します。
  3. setSuggestions()メソッドはAndroid APIレベル21（Lollipop）以降で導入されました。それ以前のバージョンをターゲットにする場合は、独自のCandidatesViewなどを実装して候補を表示する必要があります。
  4. getCurrentInputConnection().getTextBeforeCursor()で取得するテキストが正しいか、予測変換ロジックに渡す文字列が期待通りかログ出力などで確認します。

解決策

上記の問題解決策に加え、一般的なデバッグ手法として、Android StudioのLogcatでログメッセージ（Log.d(), Log.e()など）を出力し、変数の値やメソッドの呼び出し状況を確認することが非常に有効です。また、エミュレータや実機でIMEを有効化し、様々なアプリケーションのテキストフィールドで試すことで、予期せぬ挙動を発見しやすくなります。

まとめ

本記事では、Androidアプリに独自のカスタムIMEとシンプルな予測変換機能を実装する方法について解説しました。

• InputMethodServiceの活用: AndroidのIMEフレームワークの基盤となるInputMethodServiceを継承し、カスタムキーボードのUIとロジックを実装しました。
• キー入力とテキスト挿入: KeyboardView.OnKeyboardActionListenerのonKey()メソッドを使い、キー入力イベントを捕捉し、InputConnection.commitText()でテキストフィールドに文字を挿入する基本的なメカニズムを理解しました。
• シンプルな予測変換ロジック: 辞書に基づいた簡単なgenerateCompletions()メソッドとsetSuggestions()を組み合わせることで、入力中のテキストから予測候補を提示する機能を実装しました。

この記事を通して、読者の皆さんはAndroidの強力なIMEフレームワークの一端に触れ、特定のアプリケーション要件に合わせた独自の入力体験を提供するための基盤を得られたことでしょう。これにより、ユーザーの入力効率を向上させたり、特殊な文字入力が必要な場面でカスタムキーボードを提供したりするなど、アプリのUXを大きく改善する可能性を秘めています。

今後は、より高度な自然言語処理を用いた予測変換、機械学習による候補生成、ユーザー入力履歴に基づいたパーソナライズ、絵文字や特殊文字入力への対応、または複数言語対応など、発展的な内容についても検討し、さらなる機能拡充を目指していくことができます。

参考資料

• Android Developers: Creating an Input Method
• Android Developers: InputMethodService
• Android Developers: InputConnection
• Android Developers: Keyboard
• Android Developers: KeyboardView