Javaプログラミング入門【第4回】
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オブジェクト指向への一歩 クラスとインスタンス 参考：Java言語プログラミングレッスン[第3版]/結城浩著
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Javaプログラミング入門【第4回】
- 4. 配列からクラス宣言へ public class Heikin3 { public static void main(String[] args) { int[] ten; double heikin; ten = new int[3]; ten[0] = 63; ten[1] = 90; ten[2] = 75; heikin = (ten[0] + ten[1] + ten[2]) / 3.0; System.out.println("国語は" + ten[0]+ "点"); System.out.println("数学は" + ten[1] + "点"); System.out.println("英語は" + ten[2] + "点"); System.out.println("平均点は" + heikin + "点"); } }
- 5. クラスとは • 関連した情報を1つにまとめたもの ▫ 「科目の名前」と「点数」は関連した情報 ▫ →これらをひとつにまとめる
- 6. クラスにする • 科目クラスを作る public class Kamoku { String name; // 科目名 int score; // 点数 } • 「class」はクラス宣言の始まりを表す予約語 • クラス名は大文字で始めるのが慣習
- 7. クラス宣言とフィールド public class クラス名 { 型 フィールド名; 型 フィールド名; }
- 8. インスタンスを作る • 具体的な情報を作る ▫ 「国語、63点」の場合 Kamoku kokugo = new Kamoku(); //科目を一つ作る kokugo.name = "国語"; //科目の名前を「国語」 kokugo.score = 63; // 点数を「63点」 • このように「具体的なもの」のことをインスタ ンスと言う • インスタンスの作り方 ▫ クラス名 変数 = new クラス名();
- 9. フィールド • nameやscoreのように情報を保持する部分を フィールドと言う • Kamokuクラスはnameとscoreという2つの フィールドを持っている • フィールドへの代入 ▫ インスタンス.フィールド名 = 値;
- 10. コンストラクタ • 新しいインスタンスを作って、毎回値を代入す るのは面倒 • コンストラクタで値を初期化することが出来る ▫ Kamoku kokugo = new Kamoku("国語", 63); ▫ 必要な情報を引数で渡している
- 11. コンストラクタの定義 科目クラスのコンストラクタ public class Kamoku { String name; int score; } // 科目名 // 点数 // コンストラクタ public Kamoku(String name, int score) { this.name = name; this.score = score; }
- 12. コンストラクタの定義 • Kamokuという名前がクラス名と同じ • 戻り値の型が書かれていない(voidでもない) ▫ コンストラクタには戻り値は記述しない
- 13. this • 現在のインスタンスを表す ▫ ここでは、「今初期化しようとしているインスタ ンス」のこと • thisもJavaの予約語
- 14. インスタンスを作る Kamoku kokugo = new Kamoku("国語", 63); 変数kokugo kokugoのインスタンス nameの値は"国語" scoreの値は63
- 15. 科目名と点数を表示する時の記述 • これまでの記述だと Kamoku kokugo = new Kamoku("国語", 63); System.out.println(kokugo.name + "は" + kokugo.score + "点"); 表示結果 国語は63点
- 16. 「科目というもの」をいっぺんに記述 したい • 「科目の名前」と「点数」をバラバラに扱うの ではなく、いっぺんにまとめて扱いたい Kamoku kokugo = new Kamoku("国語", 63); System.out.println(kokugo);
- 17. toStringメソッドを使う @Override public String toString() { return this.name + "は" + this.score + "点"; } • @Overrideはスーパークラスのメソッドを上書 きしているという注釈
- 20. 科目の平均を求めるクラス public class KamokuHeikin { public static void main(String[] args) { Kamoku[] kamokus = { new Kamoku("国語", 63), new Kamoku("数学", 90), new Kamoku("英語", 75), new Kamoku("理科", 45), new Kamoku("社会", 81), }; int sum = 0; for (int i = 0; i < kamokus.length; i++) { System.out.println(kamokus[i]); sum += kamokus[i].score; } double heikin = (double) sum / kamokus.length; System.out.println("平均点は" + heikin + "点"); } }
- 21. フィールドとメソッドの確認 • KamokuHeikinクラスは ▫ どんなフィールドが宣言されているか？ ▫ どんなメソッドが宣言されているか？ • クラス宣言を見た時は必ずフィールドとメソッ ドを確認することが大事
- 22. mainメソッド • 一番初めに実行される特別なメソッド • staticがついたメソッドは、インスタンスを作ら なくても使えるメソッド • staticメソッドやクラスメソッドと言う
- 24. フィールドにも種類がある • クラスは、フィールドとメソッドを持っている • メソッドには、インスタンスメソッドとクラス メソッドの2種類がある • フィールドには、インスタンスフィールドとク ラスフィールドの2種類がある
- 25. インスタンス配列の初期化 • 今回は「科目クラスの配列」を宣言 Kamoku[] kamokus = { .... }; • 前は、 int[] tens = { .... }; とint型の配列を宣言していた
- 27. フィールドと変数 • 3行目のkamokusは、フィールドではなく、 mainメソッドの中で宣言されている変数 • フィールドは、宣言されているクラスのどのメ ソッドからでも使用できるが、変数は宣言され ているメソッドの中でしか使えない • フィールドと変数は宣言の仕方はほとんど同じ だが、宣言する場所が違うことに注意
- 28. クラス宣言 public class クラス名 { 型 フィールド名; 型 フィールド名; 型 フィールド名; フィールドの宣言 型 メソッド名( 引数列 ) { 型 変数名; 変数の宣言 } } 型 メソッド名( 引数列 型 変数名; } メソッドの宣言 ){ メソッドの宣言
- 30. Student.java public class Student { String name; int[] scores; public Student(String name, int x, int y, int z) { ??? } @Override public String toString() { String s = "[" + name; for (int i = 0; ???; i++) { s += ???; } s += "]"; return s; }; public int total() { int sum = 0; for (int i = 0; ???; i++) { ??? } return sum; } }
- 31. StudentTest.java public class StudentTest { public static void main(String[] args) { Student[] data = { new Student("陽", 65, 90, 100), new Student("大引", 82, 73, 64), new Student("西川", 74, 31, 42), new Student("中田", 100, 95, 99), new Student("小谷野", 65, 90, 88) }; for (int i = 0; i < data.length; i++) { System.out.println(data[i] + "t->" + data[i].total()); } } }
- 32. 表示結果 [陽,65,90,100] ->255 [大引,82,73,64] ->219 [西川,74,31,42] ->147 [中田,100,95,99] ->294 [小谷野,65,90,88] ->243
- 34. クラスとインスタンス • クラスのインスタンスは共通の性質を持つ Stringクラス Stringのインスタンス Stringのインスタンス "田中" "Hello World! " Stringのインスタンス "Java"
- 35. インスタンス • インスタンス(instance)は具体的な「特定のも の」を表す • すべてのインスタンスはクラスに属している • インスタンスのことを「オブジェクト」と呼ぶ こともある。
- 37. クラスを宣言する • 新たなクラスを作ること→「クラスを宣言す る」 • クラス名は大文字で始めるのが慣習 class クラス名 { フィールドの宣言 メソッドの宣言 }
- 38. フィールドとメソッド • フィールドは変数のようなもの • メソッドは関数のようなもの • フィールドとメソッドがクラスの性質を決める
- 39. 拡張クラスを宣言する • すでに存在するクラスをもとにして拡張するこ ともできる • Threadクラスを拡張してMyThreadクラスを作 る場合 class MyThread extends Thread { ... } • extendsはJavaの予約語
- 40. インターフェースを実装したクラスを 宣言する • 抽象的なインターフェースを具体的に実装する クラスを宣言することも出来る • Runnableインターフェースを実装した、 MyRunnerというクラスを宣言する場合 class MyRunner implements Runnable { ... } • implementsはJavaの予約語
- 41. フィールド • 情報を保存する場所を指す • 「幅」「高さ」という2つの長方形の情報を持つ クラス class Rectangle { int width: int height; } • この時、widthやheightをフィールドと呼ぶ • ここではまだクラス宣言しただけ
- 42. メソッド • 情報を処理する方法 • 長方形を表すRectangleクラスに以下のメソッド を追加する ▫ 幅と高さを設定する(setSize) ▫ 面積を計算する(getArea)
- 43. Rectangleクラス class Rectangle { int width; int height; void setSize(int w, int h) { width = w; height = h; } int getArea() { return width * height; } }
- 44. setSizeメソッド • void ▫ 情報処理の結果を戻り値として返さない • メソッド名は小文字で始める • (int w, int h)は、このメソッドの「仮引数列」で あり、メソッドの入力にあたる • 値を設定する場合は、メソッド名は「set～」で 始めることが多い
- 45. getAreaメソッド • はじめのintは、このメソッドの「戻り値の型」 を表す • 値を取得するメソッドは「get～」で始めること が多い • このメソッドの仮引数(入力)はなし ▫ 面積を計算するのに必要な情報はフィールドが保 持しているため
- 46. メソッドを宣言しただけでは何も起き ない • メソッドは「呼び出し」をしなければ動かない • メソッドを呼び出すためには、インスタンスを作っ ておかなければならない • setSizeメソッドで幅と高さを設定するためには、設 定する対象となる具体的な長方形(インスタンス)が 必要 • getAreaメソッドで面積を計算するには、面積を計 算する対象となる具体的な長方形(インスタンス)が 必要 • ただし、「クラスメソッド」の場合は、インスタン ス生成は必要ない
- 47. インスタンスの作り方 • Rectangleクラスのインスタンスを作るには、 new演算子を使う new Rectangle() • newはjavaの予約語 • 作ったインスタンスをRectangle型として宣言し た変数に代入する Rectangle r = new Rectangle();
- 48. フィールドへのアクセス Rectangle r = new Rectangle(); r.width = 123; r.height = 45; Rectangle型の変数r＋「.(ドット)」+Rectangleク ラスのフィールドwidth • 「.(ドット)」は、日本語の「の」にあたる
- 49. メソッドの呼び出し Rectangle r = new Rectangle(); r.setSize(123, 45); • rのsetSizeメソッドを呼び出し、第1引数を123、 第2引数を45をせよ • 「メソッドを呼び出すときに与える引数」のこ とを実引数と言う • 「メソッドの宣言に書かれた引数」のことを仮 引数と言う
- 50. this：インスタンスの指定はいつ必要 なのか？ • メソッド宣言の中で使われているフィールド名 やメソッド名の前には、「自分」を表すインス タンスthisが省略されている void setSize(int w, int h) { this.width = w; this.height = h; } • ここでthisはインスタンス自身を表す
- 51. コンストラクタとは何か • 長方形のインスタンスを作るときに、長方形の 大きさを設定する処理は必ず必要 • newでインスタンス生成した後、setSizeを別途 呼び出すのは面倒 • インスタンスを生成するのと同時に、インスタ ンスの「初期化」をする • constructとは「構築する」「つくり上げる」と いう意味
- 52. Rectangleのコンストラクタ public Rectangle(int w, int h) { width = w; height = h; } • メソッドと似ているが異なる点が2点 1. コンストラクタには戻り値の型がない(voidでもな い) 2. コンストラクタの名前はクラス名と同じ • コンストラクタの中から他のメソッド(setSize)を 呼び出してもよい
- 53. コンストラクタを呼び出す Rectangle r = new Rectangle(123, 45); • 幅123、高さ45のRectangleのインスタンスが生 成され、変数rに代入された
- 54. 引数なしコンストラクタ • 引数を指定しない時のインスタンスの初期化を 記述するのが引数なしコンストラクタ • 幅も高さも指定しない場合、幅は10、高さ20に 初期化するコンストラクタ Rectangle() { setSize(10, 20); }
- 55. コンストラクタは複数定義出来る • 引数列が異なっていれば、1つのクラスにコンス トラクタが複数あっても構わない • コンストラクタが1つも宣言されていないクラス の場合は、引数なしのコンストラクタが自動的 に生成される ▫ これをデフォルトコンストラクタと呼ぶ Rectangle () { super(); }
- 56. フィールドの初期化 • 単にフィールドを初期化するだけなら、コンス トラクタの中で設定せずに、フィールド宣言の ところに初期値を記述すればよい int width = 10; int height = 20;
- 58. mainメソッド • Rectangleクラスにmainメソッドを追記してみる public static void main(String[] args) { Rectangle r1 = new Rectangle(); System.out.println("r1.width = " + r1.width); System.out.println("r1.height = " + r1.height); System.out.println("r1.getArea() = " + r1.getArea()); Rectangle r2 = new Rectangle(123, 45); System.out.println("r2.width = " + r2.width); System.out.println("r2.height = " + r2.height); System.out.println("r2.getArea() = " + r2.getArea()); }
- 59. インスタンスはどこに作られるのか？ Rectangle r1; • と変数が宣言されるとき、Rectangle型の変数r1 が確保される • →Rectangleクラスのインスタンスを参照する領 域が確保され、それにr1という名前が付けられ る • 変数r1が作られても、まだRectangleクラスのイ ンスタンスは作られた訳ではない ▫ newした時に初めてインスタンスが生成される
- 61. 演習3 • widthフィールドが12で、heightフィールドが34 であるようなRectangleのインスタンスを表示し たとき、 Rectangle(12, 45) と表示されるようにしなさい
- 62. クラスフィールドとは • 「インスタンスに個別の番号をつけるにはどう したらよいか？」 class Rectangle { int number; Rectangle() { number = ... } } • numberフィールドはどこにいる？
- 63. 全インスタンス共通のどこかに情報を 保持しておくには？ • numberフィールドは、新たに作られたばかりの インスタンスの中にあるフィールド • つまり、自分以外のインスタンスがどれくらい あるのかわからない • 全体を俯瞰して見る場所が必要 ▫ Javaではクラスフィールド(クラス変数、スタ ティックフィールド)と呼ばれる宣言をすること で、全インスタンス共通の情報を保持することが 出来る
- 64. クラスフィールドの宣言 class Rectangle { static int counter = 0; } • 通常のインスタンスとは異なり、staticという修 飾子が付く • staticは「静的な」という意味
- 65. クラスフィールドを使ってインスタン スに番号をつける class Rectangle { ... static int counter = 0; int number; Rectangle() { ... number = counter; counter++; } }
- 66. クラスメソッドの宣言 • メソッドにもインスタンス同様staticを使ったクラ スメソッドがある • 「これまでに作られたRectangle インスタンスの個 数を得る」メソッドgetCounter class Rectangle { static int counter = 0; ... static int getCounter() { return counter; } }
- 67. クラスメソッド • staticをメソッドに付けるとクラスメソッドにな る • クラスメソッドは特定のインスタンスと関連付 けられていない • 「現在のインスタンス」thisを使うとコンパイ ルエラー • superを使ってもコンパイルエラー • staticではないメソッドをインスタンスメソッド と言う
- 68. クラスメソッドとインスタンスメソッ ド • GamePlayerクラスで「生きているプレイヤーの数」を 得るcountAlivePlayerはクラスメソッド。これに対して、 「現在のプレイヤーが生きているかどうか」を調べるの isAliveメソッドはインスタンスメソッド class GamePlayer { .... static int countAlivePlayer() { ... } boolean isAlive() { ... } }
- 70. getAreaメソッドを2通りで書いてみる • getAreaメソッドをクラスメソッドとして書く class Rectangle { int width; int height; int getArea() { return this.width * this.height; } }
- 71. getAreaメソッドを2通りで書いてみる • getAreaメソッドをクラスメソッドとして書く class Rectangle { int width; int height; static int getArea(Rectangle obj) { return obj.width * obj.height; } }
- 72. mainメソッド • クラスを1つのアプリケーションとして動作させ るときのmainメソッドは、staticが付いている ので、クラスメソッドになる • publicは、「パッケージの外から呼び出せる」 という意味。詳細は後日。 • 引数で渡されている配列argsは、このクラスを 実行しようとした時の入力値(コマンドラインパ ラメータ)
- 73. クラスメソッドだけのクラス • java.lang.Mathクラスは数学的な計算を行うため のクラス • Mathクラスにはすべてクラスメソッドとして宣 言されている • Mathクラスのようにクラスメソッドだけを集め たクラスの目的は、インスタンスを作ることで はなく、関連したメソッドを1箇所にまとめるこ と(ユーティリティクラスと呼ぶこともある)
- 74. 修飾子 • final ▫ 最終的なものであり、変更不可であることを表す。 クラスやインターフェースなら拡張できないこと を表し、インスタンスフィールドやクラスフィー ルドであれば、定数を表す。メソッドの場合は、 上書き定義(オーバーライド)出来ないことを示す。 ▫ finalフィールドの場合は全て大文字で定義する • abstract ▫ 抽象クラスや抽象メソッドであることを表す
- 75. 修飾子 • static ▫ クラスフィールドやクラスメソッドであることを 表す • synchronized(シンクロナイズド) ▫ 詳しくは後日 • native ▫ Java言語以外の言語(CやC++)で書かれたメソッド (ネイティブメソッド)であることを表す
- 77. 演習4 • ゲームのプレイヤーを表すクラスGamePlayerを 作り、動かしたところ [player:Mad Hatter] [player:Cheshire cat] [player:Alice] と表示したかったのだが、3人とも [player:Alice]と表示されてしまった。 GamePlayer.javaを正しく直しなさい。
- 78. GamePlayer.java public class GamePlayer { public static String playerName; public GamePlayer(String name) { playerName = name; } @Override public String toString() { return "[player:" + playerName + "]"; } public static void main(String[] args) { GamePlayer[] players = new GamePlayer[3]; players[0] = new GamePlayer("Mad Hatter"); players[1] = new GamePlayer("Cheshire cat"); players[2] = new GamePlayer("Alice"); for (int i = 0; i < players.length; i++) { System.out.println(players[i]); } } }
- 80. Rectangleクラス class Rectangle { ... // 2つのRectangleを比較して、等しかったらtrue, // 等しくなかったらfalseを返す boolean areSame(Rectangle a, Rectangle b) { if (a == null || b == null) { return false; } else if (a.width == b.width && a.height == b.height) { return true; } else { return false; } } }
- 82. 演習7 • これまでのRectangleクラスは、幅と高さを持つ 長方形だったが、これに「左上すみの位置」を 表すxとyというフィールドを追加し、以下のコ ンストラクタやメソッドを宣言しなさい 1. フィールド 1. 指定がないときの幅と高さ (INITIAL_WIDTH,INITIAL_HEIGHT)
- 83. 演習7(続き) 2. コンストラクタ 1. 引数がないもの(width, heightの初期値は INITIAL_WIDTH,INITIAL_HEIGHT,xとyは0) 2. width,heightだけを指定したもの(xとyは0) 3. x,y,width,heightを指定したもの
- 84. 演習7(続き) 3. メソッド 1. 位置を指定するvoid setLocation(int x, int y)メソッ ド 2. 大きさを指定するvoid setSize(int width, int height)メソッド 3. [x, y, width, height]の形式で文字列として表現す るtoStringメソッド 4. 長方形の「重なり部分」(これも長方形)を得る intersect(Rectangle r)メソッド。ただし、重なり がない場合はnullを返す。重なりがある場合は、 長方形として返す。
- 85. 参考文献 • Java言語 プログラミングレッスン[第3版]上 ▫ 結城浩[著] • Java言語 プログラミングレッスン[第3版]下 ▫ 結城浩[著]