【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！】後編

引き続き「インスタンスとメソッド」について学習します

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。

コンストラクタ

public class Person {
    String name;
    int age;

    // コンストラクタ
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    // メソッド
    public void introduce() {
        System.out.println("私の名前は " + name + " です。年齢は " + age + " 歳です。");
    }
}

コンストラクタのルール

1. クラス名と同じ名前:
   コンストラクタの名前はクラス名と同じでなければなりません。この例ではクラス名が「Person」なので、コンストラクタの名前も「Person」です。
2. 戻り値がない:
   コンストラクタには戻り値（intとかStringとか）はありません。戻り値型は記述できません。
3. new演算子でコンストラクタを呼び出す:
   newと一緒にしか使えません（インスタンス生成時以外は呼び出しができない）

コンストラクタの使い方

コンストラクタは、オブジェクトを作るときに自動的に呼び出されます。以下は、「Person」クラスを使って新しい人のオブジェクトを作る例です。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // コンストラクタを使ってオブジェクトを作成
        Person person = new Person("太郎", 25);

        // メソッドを呼び出して自己紹介
        person.introduce();
    }
}
//出力結果：私の名前は 太郎 です。年齢は 25 歳です。

このように、コンストラクタを使うことで、オブジェクトを作成するたびに必要な初期化処理を自動的に行うことができます。

デフォルトコンストラクタ

デフォルトコンストラクタとは、プログラマがクラスにコンストラクタを定義しなかった場合に、自動的に用意されるコンストラクタのことです。このコンストラクタは引数を持たず、何も特別な処理を行いません。

例えば、以下の例を見てみます。

public class Example {
    // 何もコンストラクタを定義していない
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Example example = new Example(); // デフォルトコンストラクタが呼び出される
    }
}

上記のコードでは、Exampleクラスにはコンストラクタが定義されていませんが、new Example()でオブジェクトを作成できます。これは、Javaが自動的にデフォルトコンストラクタを用意しているためです。

自分でコンストラクタを定義した場合

もし自分でコンストラクタを定義した場合、デフォルトコンストラクタは自動的に作られません。そのため、引数なしでオブジェクトを作成したい場合は、自分でデフォルトコンストラクタを定義する必要があります。以下の例のように定義します。

public class Example {
    // 引数付きのコンストラクタ
    public Example(int value) {
        // 何かの初期化処理
    }

    // デフォルトコンストラクタ
    public Example() {
        // 特別な初期化処理はしない
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Example example1 = new Example(10); // 引数付きのコンストラクタが呼び出される
        Example example2 = new Example(); // デフォルトコンストラクタが呼び出される
    }
}

初期化子

初期化子とは、オブジェクトの生成時に特定の処理を実行するためのブロックです。初期化子には、インスタンス初期化子と静的（static）初期化子の2種類があります。
インスタンス初期化子はオブジェクト生成時に、静的初期化子はクラスロード時に実行されます。これに対して、コンストラクタはオブジェクトが生成されたときにのみ呼び出され、オブジェクトの具体的な初期設定を行います。

インスタンス初期化子

インスタンス初期化子は、オブジェクトが生成されるときに実行される初期化コードのブロックです。これは、コンストラクタが呼び出される前に実行されます。コンストラクタと共にオブジェクトの初期設定を行うために使われます。

例えば、以下の例を見てみます。

public class Example {
    private int value;

    {
        // インスタンス初期化子
        value = 10;
        System.out.println("インスタンス初期化子が呼び出されました");
    }

    public Example() {
        System.out.println("コンストラクタが呼び出されました");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Example ex = new Example(); // オブジェクトを生成する
    }
}
//実行結果：
//インスタンス初期化子が呼び出されました
//コンストラクタが呼び出されました　

この例では、Exampleクラスのオブジェクトが生成されると、まずインスタンス初期化子が実行され、その後でコンストラクタが実行されることがわかります。

静的(static)初期化子

静的初期化子は、クラスが初めてロードされたときに一度だけ実行される初期化コードのブロックです。静的変数を初期化するために使用されます。

例えば、以下の例を見てみます。

public class Example {
    private static int staticValue;

    static {
        // 静的初期化子
        staticValue = 20;
        System.out.println("静的初期化子が呼び出されました");
    }

    public Example() {
        System.out.println("コンストラクタが呼び出されました");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Example ex1 = new Example(); // 最初のオブジェクト生成
        Example ex2 = new Example(); // 二番目のオブジェクト生成
    }
}
//実行結果：
//静的初期化子が呼び出されました
//コンストラクタが呼び出されました
//コンストラクタが呼び出されました　

この例では、Exampleクラスが初めて使用されたときに静的初期化子が一度だけ実行され、その後、オブジェクトが生成されるたびにコンストラクタが実行されることがわかります。

次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 Sample{
2.    static int num;
3.    {
4.       num = 10;
5.    }
6.    public Sample(){
7.       num = 100;
8.    }
9. }                 

1. public class Main {
2.     public static void main(String[] args){
3.       System.out.println(Sample.num);
4.    }
5. }

A.　０が表示される。
B.　１０が表示される。
C.　１００が表示される。
D.　コンパイルエラーが発生する。

「徹底攻略　Java SE 11 Silver　問題集」より抜粋

次のプログラムを実行し、コンパイルに「ok.」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 Sample {
2.     public Sample() {
3.     「　　　空欄　　　　　」
4.     }
5.     public Sample(String str, int num){
6.         System.out.println("ok.");
7.     }
8.  }

1. public class Main{
2.    public static void main(String[] args) {
3.        Sample s = new Sample();
4.     }
5.  }             

A.　Sample(null, 0);
B.　this(null, 0);
C.　super(null, 0);
D.　this.Sample(null, 0);

「徹底攻略　Java SE 11 Silver　問題集」より抜粋

アクセス修飾子

アクセス修飾子の関係をまとめると以下のようになります。

修飾子	説明
public	すべてのクラスからアクセス可能。
protected	同じパッケージに属するか、継承しているサブクラスからのみアクセス可能
なし（デフォルト）	同じパッケージに属するクラスからのみアクセス可能
private	クラス内からのみアクセス可能

次のプログラムを確認してください。

1. package ex26;
2.  
3.     public class Parent {
4.        int num = 10;
5. }

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.  package other;
2.  import ex26.Parent;  
3.   
4.  public class Child extends Parent {        
5.      public static void main(String[] args) {  
6.        System.out.println(num);
7.    }      
8.  }             

A.　０が表示される。
B.　１０が表示される。
C.　Childクラスの４行目でコンパイルエラーが発生する。
D.　Childクラスの６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

カプセル化とデータ隠蔽

カプセル化とは、プログラムで使うデータやメソッド（データを操作する手順）を一つの「カプセル」にまとめることです。カプセル化を使うと、プログラムが整理されて、使いやすくなります。
また、データ隠蔽とは、プログラムの内部で使っているデータを外から直接触れないように隠すことです。これによって、プログラムが壊れにくくなります。

例えば、ゲームのキャラクターをプログラムで作るとき、キャラクターの「名前」「体力」「攻撃力」などの情報があります。この情報を一つのカプセルにまとめて管理するのがカプセル化で、「キャラクターの体力」を勝手に外から変更されないようにすることがデータ隠蔽です。

public class Character {
    private String name;
    private int health;
    private int attackPower;

    public Character(String name, int health, int attackPower) {
        this.name = name;
        this.health = health;
        this.attackPower = attackPower;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getHealth() {
        return health;
    }

    public void setHealth(int health) {
        this.health = health;
    }

    public int getAttackPower() {
        return attackPower;
    }
}

カプセル化とデータ隠蔽を行うことにより、例えば、キャラクターの体力をマイナスにするような間違いを防げます。また、キャラクターの情報を一つのクラスにまとめることで、どこに何があるかが分かりやすくなります。

次のプログラムを確認してください。

1. public class Sample {
2.     int num;
3.     int getNum() { return num;}
4.     void setNum(int num){ this.num = num;}
5. }   

このクラスにカプセル化を適用したい。次の中から正しいコードを選びなさい。（１つ選択）

A.　public class Sample {
private int num;
private int getNum() { return num;}
private void set Num(int num) { this.num = num;} }
B.　public class Sample{
public int num;
public int getNum() { return num;}
public void set Num(int num) { this.num = num;} }
C.　public class Sample{
public int num;
private int getNum() { return num;}
private void set Num(int num) { this.num = num;} }
D.　public class Sample{
private int num;
public int getNum() { return num;}
private void set Num(int num) { this.num = num;} }

「徹底攻略　Java SE 11 Silver　問題集」より抜粋

次回は「値渡しと参照渡し」について詳しく学習します

今回は「コンストラクタ」「アクセス修飾子」「カプセル化とデータ隠蔽」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。