【Java Silver対策】インスタンスとメソッドについて学習しよう【例題にも挑戦！】前編

第６章　インスタンスとメソッド

第６章ではインスタンスとメソッドについて学習しますが、前編の今回は主に「クラスとインスタンス」「参照型変数」「ガベージコレクション」「staticなフィールドとメソッド」について解いていきます。

今回も引き続き解説の参考と例題の引用は【黒本】と呼ばれる「徹底攻略Java SE 11 Silver問題集」から行っていきます。

クラスとインスタンス

オブジェクト指向プログラミングでは、クラスを定義し、クラスからインスタンスを生成して、インスタンスが動作することでプログラミングを動作させます。

クラスとインスタンスの関係は、設計図とそれに基づいて作られた実物の関係に似ています。
クラスはオブジェクトの設計図のようなもので、その属性（フィールド）と振る舞い（メソッド）を定義しています。一方、インスタンスはそのクラスに基づいて作成された具体的なオブジェクトです。

例えば、「車」というクラスがあった場合、その属性として色やモデルを持ち、加速や停止といった振る舞いを定義できます。そして、実際の「トヨタ・カローラ」や「ホンダ・シビック」などがこの車クラスのインスタンスとして具体化されたものです。それぞれの車はクラスの定義に基づきつつも、個々に異なる特徴（たとえば色やオプション）を持つことができます。

次のプログラムを確認してください。

1. public class Item {
2.     private int num = 10;
3.     public void setNum(int num){
4.        this.num = num;
5.     }
6.     public int getNum(){
7.         return this.num;
8.     }
9.  }

このクラス利用する以下のプログラムを、コンパイル、実行したときの結果として、正しいものを選びなさい。（１つ選択）

1. public class Main{
2.    public static void main(String[] args) {
3.        Item a = new Item();
4.        Item b = new Item();
5.        b.setNum(20);
6.        System.out.println(a.getNum());
7.    }      
8.  }             

A.　0が表示される。
B.　10が表示される。
C.　20が表示される。
D.　コンパイルエラーが発生する。
E.　実行時に例外がスローされる。

「徹底攻略　Java SE 11 Silver　問題集」より抜粋

参照型変数とnull

参照型についてはJavaコース初級 基礎編Day７＆８「基本型、標準API、条件分岐」で紹介しました。
ところで、参照型の変数は、オブジェクトの参照を保持しているか、保持していないかしか表現できません。参照を保持していないことを表現するためのリテラルはnullです。

次のプログラムを実行し、「NULL」と表示したい。３行目の空欄に入るコードとして、正しいものを選びなさい。（１つ選択）

1. public class Main{
2.    public static void main(String[] args) {
3.        「　　　　　空欄　　　　　　」
4.        System.out.println(obj);
5.    }      
6.  }             

A. Object obj = null;
B.　Object obj = false;
C.　Object obj = NULL;
D.　Object obj = ” “;
E.　選択肢AとCのどちらも可能である。
F.　選択肢A～Eはすべて誤りである。

「徹底攻略　Java SE 11 Silver　問題集」より抜粋

ガベージコレクション

ガベージコレクション (Garbage Collection) とは、プログラムが動作する中で不要になったメモリ領域を自動的に解放する仕組みのことです。この仕組みにより、メモリの無駄遣いを防ぎ、プログラムの実行を効率化することができます。

例えば、Javaプログラムで次のようなコードがあったとします。

public class Example {
    public static void main(String[] args) {
        String str1 = new String("Hello");
        String str2 = new String("World");

        str1 = null; // str1が指していたメモリ領域は不要になった
        // str2はまだ "World" を指している
    }
}

このコードでは、str1とstr2という2つの文字列オブジェクトが作成されます。しかし、str1がnullに設定された後、そのオブジェクトはもはや使用されなくなります。ガベージコレクタは、この不要になったオブジェクト（”Hello” を指していたメモリ領域）を検出し、自動的に解放します。結果として、そのメモリ領域は再利用可能となります。

次のプログラムを実行し、７行目が終了したときにガベージコレクションの対象となるインスタンスはどれか。正しい説明を選びなさい。（１つ選択）

1. public class Main{
2.    public static void main(String[] args) {
3.       Object a = new Object();
4.       Object b = new Object();
5.       Object C = a;
6.       a = null;
7.       b = null;      
8.       //more code
9.     }
10. }             

A. ３行目で作成したインスタンスだけが、ガベージコレクションの対象となる。
B.　４行目で作成したインスタンスだけが、ガベージコレクションの対象となる。
C.　３行目と４行目で作成したインスタンスが、ガベージコレクションの対象となる。
D.　ガベージコレクションの対象となるインスタンスは存在しない。

「徹底攻略　Java SE 11 Silver　問題集」より抜粋

staticなフィールドとメソッド

Javaでは、プログラムの実行中にクラスを読み込み（ロード）、その内容をstaticな部分とそれ以外に分離して異なるメモリ空間に配置します。
staticフィールドはクラスのロード時にJVMによって一度だけstatic領域に割り当てられ、プログラム全体で共有されるため、クラス名を通じてインスタンス生成前でもアクセス可能です。例えば、ExampleクラスのstaticFieldはExample.staticFieldとアクセスできます。
一方、new Example(20)のように生成されたインスタンスはヒープ領域に配置され、各インスタンスごとに異なるinstanceFieldの値を持ちます。

静的フィールドはクラス全体で共通のデータを保持し、static領域に配置されますが、インスタンスフィールドはヒープ領域に配置され、各インスタンスで異なるデータを持ちます。

次のプログラムを確認してください。

1. public class Sample {
2.     static int num = 0;
3. }

このクラス利用する以下のプログラムを、コンパイル、実行したときの結果として、正しいものを選びなさい。（１つ選択）

1. public class Main{
2.    public static void main(String[] args) {
3.        Sample.num = 10;
4.        Sample s = new Sample();
5.        Sample s2 = new Sample();
6.        s.num += 10;
7.        s2.num = 30;
8.        System.out.println(Sample.num);
9.     }
10. }             

A.　10が表示される。
B.　20が表示される。
C.　30が表示される。
D.　Mainクラスの３行目でコンパイルエラーが発生する。
E.　実行時に例外がスローされる。

「徹底攻略　Java SE 11 Silver　問題集」より抜粋

中編と後編に続きます

今回は「インスタンスとメソッド」について、「クラスとインスタンス」「参照型変数」「ガベージコレクション」「staticなフィールドとメソッド」について解きました。

以上で今回の学習記録を終えます。

ここまでご覧いただきありがとうございました。