2-1. クラスとオブジェクト¶
オブジェクト指向プログラミング（OOP）の基本概念であるクラスとオブジェクトについて学びます。
クラスとは¶
クラスは、オブジェクトの設計図（テンプレート）です。データ（フィールド）と動作（メソッド）をまとめて定義します。
オブジェクトは、クラスから生成された実体（インスタンス）です。
例え: - クラス = 「車の設計図」 - オブジェクト = 「実際の車」（トヨタのカローラ、ホンダのシビックなど）
クラスの定義¶
基本構文¶
public class Car {
// フィールド（属性、状態）
String brand;
String model;
int year;
// メソッド（動作、振る舞い）
void start() {
System.out.println(brand + " " + model + " is starting...");
}
void stop() {
System.out.println(brand + " " + model + " is stopping...");
}
}
フィールド（インスタンス変数）¶
クラスの状態を表すデータです。
メソッド¶
クラスの動作を定義します。
public class Calculator {
int add(int a, int b) {
return a + b;
}
int subtract(int a, int b) {
return a - b;
}
}
オブジェクトの生成と使用¶
オブジェクトの生成¶
new キーワードを使ってオブジェクトを生成します。
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// オブジェクトの生成
Car myCar = new Car();
// フィールドへのアクセス
myCar.brand = "Toyota";
myCar.model = "Corolla";
myCar.year = 2023;
// メソッドの呼び出し
myCar.start(); // Toyota Corolla is starting...
myCar.stop(); // Toyota Corolla is stopping...
}
}
複数のオブジェクト¶
同じクラスから複数のオブジェクトを生成できます。
Car car1 = new Car();
car1.brand = "Toyota";
car1.model = "Corolla";
Car car2 = new Car();
car2.brand = "Honda";
car2.model = "Civic";
// car1とcar2は独立したオブジェクト
オブジェクトとメモリ¶
参照とオブジェクト¶
myCarは参照変数（メモリ上のオブジェクトの場所を指す）new Car()はオブジェクト（ヒープメモリに確保される）
参照のコピー¶
Car car1 = new Car();
car1.brand = "Toyota";
Car car2 = car1; // 参照をコピー（オブジェクトは1つ）
car2.brand = "Honda";
System.out.println(car1.brand); // "Honda"（同じオブジェクトを参照）
null¶
オブジェクトが存在しないことを表します。
Car car = null; // オブジェクトを参照していない
// car.start(); // NullPointerException
if (car != null) {
car.start(); // 安全
}
クラスの設計例¶
Personクラス¶
public class Person {
// フィールド
String name;
int age;
String email;
// メソッド
void introduce() {
System.out.println("私の名前は" + name + "、" + age + "歳です。");
}
void sendEmail(String message) {
System.out.println("Sending email to " + email + ": " + message);
}
boolean isAdult() {
return age >= 18;
}
}
使用例¶
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person();
person.name = "Alice";
person.age = 25;
person.email = "alice@example.com";
person.introduce(); // 私の名前はAlice、25歳です。
if (person.isAdult()) {
System.out.println(person.name + " is an adult.");
}
person.sendEmail("Hello!");
}
}
thisキーワード¶
this は、現在のオブジェクト自身を参照します。
フィールドとパラメータの区別¶
public class Person {
String name;
int age;
void setData(String name, int age) {
// this.name はフィールド、name はパラメータ
this.name = name;
this.age = age;
}
}
メソッドチェーン¶
this を返すことで、メソッドチェーンが可能になります。
public class Person {
String name;
int age;
Person setName(String name) {
this.name = name;
return this;
}
Person setAge(int age) {
this.age = age;
return this;
}
void introduce() {
System.out.println("Name: " + name + ", Age: " + age);
}
}
// 使用例
Person person = new Person();
person.setName("Alice").setAge(25).introduce();
クラス変数とクラスメソッド（static）¶
インスタンス変数 vs クラス変数¶
public class Counter {
// インスタンス変数（各オブジェクトごと）
int instanceCount = 0;
// クラス変数（すべてのオブジェクトで共有）
static int totalCount = 0;
void increment() {
instanceCount++;
totalCount++;
}
}
// 使用例
Counter c1 = new Counter();
c1.increment();
System.out.println(c1.instanceCount); // 1
System.out.println(Counter.totalCount); // 1
Counter c2 = new Counter();
c2.increment();
System.out.println(c2.instanceCount); // 1
System.out.println(Counter.totalCount); // 2（共有されている）
staticメソッド¶
オブジェクトを生成せずに呼び出せるメソッドです。
public class MathUtil {
// staticメソッド
public static int add(int a, int b) {
return a + b;
}
public static int multiply(int a, int b) {
return a * b;
}
}
// 使用例
int result = MathUtil.add(5, 3); // オブジェクト生成不要
System.out.println(result); // 8
制約: staticメソッド内では、インスタンス変数やインスタンスメソッドにアクセスできません。
public class Example {
int instanceVar = 10;
static int staticVar = 20;
static void staticMethod() {
// System.out.println(instanceVar); // エラー
System.out.println(staticVar); // OK
}
void instanceMethod() {
System.out.println(instanceVar); // OK
System.out.println(staticVar); // OK
}
}
定数の定義¶
static final を組み合わせて定数を定義します。
public class Constants {
public static final double PI = 3.14159;
public static final int MAX_USERS = 100;
public static final String APP_NAME = "MyApp";
}
// 使用例
double area = Constants.PI * radius * radius;
オブジェクトの比較¶
== vs equals()¶
Person p1 = new Person();
p1.name = "Alice";
Person p2 = new Person();
p2.name = "Alice";
Person p3 = p1;
// == は参照の比較
System.out.println(p1 == p2); // false（異なるオブジェクト）
System.out.println(p1 == p3); // true（同じオブジェクトを参照）
// equals() はデフォルトで == と同じ（Objectクラスの実装）
System.out.println(p1.equals(p2)); // false
// 内容を比較するには、equals()をオーバーライド（後述）
実践例: Bookクラス¶
public class Book {
// フィールド
String title;
String author;
int pages;
double price;
// メソッド
void displayInfo() {
System.out.println("Title: " + title);
System.out.println("Author: " + author);
System.out.println("Pages: " + pages);
System.out.println("Price: $" + price);
}
boolean isExpensive() {
return price > 30.0;
}
void applyDiscount(double percentage) {
price = price * (1 - percentage / 100);
}
}
// 使用例
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Book book = new Book();
book.title = "Effective Java";
book.author = "Joshua Bloch";
book.pages = 416;
book.price = 45.0;
book.displayInfo();
if (book.isExpensive()) {
book.applyDiscount(10); // 10%割引
System.out.println("New price: $" + book.price);
}
}
}
まとめ¶
- クラス: オブジェクトの設計図（フィールドとメソッドを定義）
- オブジェクト: クラスから生成された実体（
newキーワードで生成） - フィールド: オブジェクトの状態（データ）
- メソッド: オブジェクトの動作（処理）
- this: 現在のオブジェクト自身を参照
- static: クラスレベルの変数やメソッド（すべてのインスタンスで共有）
- 参照: オブジェクトのメモリ上の位置を指す
次のセクションでは、メソッドとコンストラクタについて詳しく学びます。