Section 6: 総合演習¶
これまで学んだJavaの知識を総動員して、実践的なコンソールアプリケーションを作成します。
プロジェクトの概要¶
以下のいずれかのプロジェクトを選択するか、自分でアイデアを考えて実装してみましょう。
プロジェクト案1: タスク管理ツール¶
コマンドラインから操作できるToDoリストアプリケーションです。
機能要件¶
基本機能¶
- タスクの追加: タイトル、説明、優先度を設定
- タスク一覧の表示: すべてのタスクを表示
- タスクの完了: タスクを完了状態にする
- タスクの削除: タスクを削除
- データの永続化: ファイルまたはデータベースに保存
拡張機能（オプション）¶
- タスクの検索（タイトルで）
- タスクのフィルタリング（優先度、完了状態）
- 期限の設定とリマインダー
- カテゴリ別の整理
実装のヒント¶
クラス設計例¶
// エンティティ
public class Task {
private int id;
private String title;
private String description;
private Priority priority;
private boolean completed;
private LocalDateTime createdAt;
private LocalDateTime dueDate;
// コンストラクタ、ゲッター、セッター
}
public enum Priority {
LOW, MEDIUM, HIGH
}
// リポジトリ（データアクセス層）
public interface TaskRepository {
void save(Task task);
Optional<Task> findById(int id);
List<Task> findAll();
void update(Task task);
void delete(int id);
}
// ファイルベースの実装
public class FileTaskRepository implements TaskRepository {
// JSONまたはシリアライズでファイルに保存
}
// サービス（ビジネスロジック層）
public class TaskService {
private TaskRepository repository;
public void addTask(String title, String description, Priority priority) {
// タスクを作成してリポジトリに保存
}
public List<Task> getAllTasks() {
return repository.findAll();
}
public void completeTask(int id) {
// タスクを完了状態にする
}
// その他のメソッド
}
// UI（コンソール）
public class TaskCLI {
private TaskService service;
private Scanner scanner;
public void run() {
while (true) {
displayMenu();
int choice = scanner.nextInt();
scanner.nextLine(); // 改行を消費
switch (choice) {
case 1: addTask(); break;
case 2: listTasks(); break;
case 3: completeTask(); break;
case 4: deleteTask(); break;
case 0: System.exit(0);
default: System.out.println("Invalid choice");
}
}
}
private void displayMenu() {
System.out.println("\n=== Task Manager ===");
System.out.println("1. Add Task");
System.out.println("2. List Tasks");
System.out.println("3. Complete Task");
System.out.println("4. Delete Task");
System.out.println("0. Exit");
System.out.print("Choice: ");
}
// 各機能の実装メソッド
}
// メインクラス
public class Main {
public static void main(String[] args) {
TaskRepository repository = new FileTaskRepository("tasks.json");
TaskService service = new TaskService(repository);
TaskCLI cli = new TaskCLI(service);
cli.run();
}
}
学習ポイント¶
- オブジェクト指向設計（エンティティ、リポジトリ、サービス、UI層）
- ファイルI/Oまたはデータベース（JDBC）
- コレクションフレームワーク（
List,Map） - Optional
- 列挙型（
enum） - 例外処理
プロジェクト案2: 簡易住所録¶
連絡先を管理するコンソールアプリケーションです。
機能要件¶
基本機能¶
- 連絡先の追加: 名前、電話番号、メールアドレス、住所
- 連絡先の一覧表示: すべての連絡先を表示
- 連絡先の検索: 名前で検索
- 連絡先の更新: 情報を更新
- 連絡先の削除: 削除機能
- データの永続化: CSVファイルまたはデータベース
拡張機能（オプション）¶
- グループ分け（家族、友人、仕事など）
- 誕生日の記録とリマインダー
- エクスポート機能（CSV、JSON）
- インポート機能
実装のヒント¶
クラス設計例¶
public class Contact {
private int id;
private String name;
private String phoneNumber;
private String email;
private String address;
private LocalDate birthday;
private ContactGroup group;
// コンストラクタ、ゲッター、セッター
}
public enum ContactGroup {
FAMILY, FRIENDS, WORK, OTHER
}
public interface ContactRepository {
void save(Contact contact);
Optional<Contact> findById(int id);
List<Contact> findAll();
List<Contact> findByName(String name);
void update(Contact contact);
void delete(int id);
}
public class ContactService {
private ContactRepository repository;
public void addContact(Contact contact) {
repository.save(contact);
}
public List<Contact> searchByName(String name) {
return repository.findByName(name);
}
// その他のビジネスロジック
}
学習ポイント¶
- オブジェクト指向設計
- CSVファイルの読み書き
- Stream APIを使った検索・フィルタリング
- 正規表現による入力検証（メールアドレス、電話番号）
- 日付の扱い（
LocalDate）
プロジェクト案3: 在庫管理システム¶
商品の在庫を管理するシステムです。
機能要件¶
基本機能¶
- 商品の登録: 商品名、カテゴリ、価格、在庫数
- 商品一覧の表示: すべての商品を表示
- 在庫の追加: 入荷処理
- 在庫の減少: 出荷処理
- 在庫アラート: 在庫が一定数以下の商品を警告
- データの永続化
拡張機能（オプション）¶
- 入出庫履歴の記録
- 売上レポート
- カテゴリ別集計
- 商品のバーコード管理
実装のヒント¶
public class Product {
private int id;
private String name;
private String category;
private double price;
private int quantity;
public boolean isLowStock(int threshold) {
return quantity < threshold;
}
}
public class InventoryService {
private ProductRepository repository;
public void addStock(int productId, int quantity) {
Optional<Product> product = repository.findById(productId);
product.ifPresent(p -> {
p.setQuantity(p.getQuantity() + quantity);
repository.update(p);
});
}
public void removeStock(int productId, int quantity) {
Optional<Product> product = repository.findById(productId);
product.ifPresent(p -> {
if (p.getQuantity() >= quantity) {
p.setQuantity(p.getQuantity() - quantity);
repository.update(p);
} else {
throw new IllegalStateException("Insufficient stock");
}
});
}
public List<Product> getLowStockProducts(int threshold) {
return repository.findAll().stream()
.filter(p -> p.isLowStock(threshold))
.collect(Collectors.toList());
}
}
学習ポイント¶
- ビジネスロジックの実装（在庫管理のルール）
- トランザクション処理（データベース使用時）
- Stream APIによるデータ集計
- 例外処理（在庫不足など）
開発の進め方¶
1. 要件定義¶
- どんな機能が必要か明確にする
- 画面遷移（コンソールの場合はメニュー構造）を設計
2. 設計¶
クラス図¶
- エンティティ（データモデル）
- リポジトリ（データアクセス）
- サービス（ビジネスロジック）
- UI（コンソール）
レイヤー構造¶
┌─────────────────┐
│ UI層 │ (コンソール入出力)
├─────────────────┤
│ サービス層 │ (ビジネスロジック)
├─────────────────┤
│ リポジトリ層 │ (データアクセス)
├─────────────────┤
│ エンティティ │ (データモデル)
└─────────────────┘
3. 実装¶
Phase 1: 基本機能¶
- エンティティクラスの作成
- リポジトリの実装（インメモリで可）
- サービスの基本機能
- 簡単なコンソールUI
Phase 2: データ永続化¶
- ファイルI/OまたはJDBCの実装
- データの読み込み・保存
Phase 3: 拡張機能¶
- 検索・フィルタリング
- バリデーション
- エラーハンドリングの改善
4. テスト¶
- ユニットテストの作成（JUnit）
- サービス層のテスト
- リポジトリ層のテスト
5. リファクタリング¶
- コードの整理
- 共通処理の抽出
- 命名の見直し
評価ポイント¶
必須項目¶
- 基本機能が動作する
- オブジェクト指向の原則を適用（カプセル化、継承、ポリモーフィズム）
- データの永続化（ファイルまたはデータベース）
- 適切な例外処理
- コードが読みやすい（命名、構造）
加点項目¶
- Stream APIの活用
- Optionalの使用
- ユニットテストの作成
- ビルドツール（Maven/Gradle）の使用
- 設計パターンの適用（DAO、Singletonなど）
- ドキュメント（README、コメント）
参考: プロジェクト構造例¶
task-manager/
├── pom.xml
├── README.md
├── src/
│ ├── main/
│ │ ├── java/
│ │ │ └── com/
│ │ │ └── example/
│ │ │ └── taskmanager/
│ │ │ ├── Main.java
│ │ │ ├── model/
│ │ │ │ ├── Task.java
│ │ │ │ └── Priority.java
│ │ │ ├── repository/
│ │ │ │ ├── TaskRepository.java
│ │ │ │ └── FileTaskRepository.java
│ │ │ ├── service/
│ │ │ │ └── TaskService.java
│ │ │ └── ui/
│ │ │ └── TaskCLI.java
│ │ └── resources/
│ └── test/
│ └── java/
│ └── com/
│ └── example/
│ └── taskmanager/
│ ├── service/
│ │ └── TaskServiceTest.java
│ └── repository/
│ └── FileTaskRepositoryTest.java
└── data/
└── tasks.json
開発のヒント¶
デバッグのコツ¶
- 段階的な実装: 一度にすべてを作ろうとせず、小さな機能から始める
- こまめなテスト: 機能を追加するたびに動作確認
- ログ出力:
System.out.println()で変数の値を確認 - エラーメッセージを読む: スタックトレースには有用な情報が含まれている
コードの品質を高めるために¶
- 命名規則:
- クラス:
PascalCase（例:TaskService） - メソッド/変数:
camelCase（例:addTask） -
定数:
UPPER_SNAKE_CASE（例:MAX_TASKS） -
DRY原則 (Don't Repeat Yourself):
- 同じコードを繰り返さない
-
共通処理はメソッドに抽出
-
SOLID原則:
- 単一責任の原則: 1つのクラスは1つの責任のみ
- 依存性の逆転: 抽象に依存し、具象に依存しない
よくある問題と解決策¶
-
Scannerのバグ: -
ファイルが見つからない:
- 相対パスと絶対パスを確認
-
ファイルの存在チェックを追加
-
NullPointerException:
- Optionalを使用
- nullチェックを忘れない
まとめ¶
この総合演習では、これまで学んだ以下の知識を実践します：
- Section 1: 変数、制御フロー、配列
- Section 2: オブジェクト指向（クラス、継承、インターフェース）
- Section 3: 例外処理、コレクション、ファイルI/O
- Section 4: ラムダ式、Stream API、Optional
- Section 5: ビルドツール、ユニットテスト、JDBC
実際に手を動かして、完成したアプリケーションを作り上げることで、Javaの実践的なスキルを身につけることができます。
完成の目安¶
- 初級: 基本機能が動作し、データがメモリ上で管理できる（1-2日）
- 中級: ファイルI/Oでデータを永続化、検索機能を実装（3-5日）
- 上級: ユニットテスト、エラーハンドリング、ビルドツール使用（1-2週間）
次のステップ¶
総合演習を完了したら、以下のトピックに進むことをおすすめします：
- フレームワーク
- Spring Boot（Webアプリケーション）
-
Jakarta EE（エンタープライズ）
-
データベース
- JPA/Hibernate（ORM）
-
Spring Data JPA
-
Web開発
- RESTful API
-
Webセキュリティ
-
並行処理
- マルチスレッド
-
CompletableFuture
-
設計パターン
- Gang of Four デザインパターン
- アーキテクチャパターン（MVC、MVVMなど）
頑張ってください！