【Java基礎】Classとは #Java

はじめに

当記事は、やさしいJavaという参考書で独学した知識の整理の為に書きました。

Classとは

モノ一般に関する状態・性質や機能をまとめたもの

field：クラスの「状態・性質」を表す仕組み
method：クラスの「機能」を表す仕組み
member： field、method...etcのこと

Classの宣言

クラスは次のように宣言します。

class クラス名
{
    型名 フィールド名;
    ・・・
    戻り値の型 メソッド名(引数リスト)
    {
　　　　文;
　　　　・・・
　　　　return 式;
    }
    ・・・
}

Classの利用

クラスを宣言しただけでは、それがどういったモノなのか詳細には分かりません。
そこで必要となるのが、オブジェクトの作成です。

例として、「車」に置き換えて考えてみます。

// 車クラス
class Car
{
    // フィールド
    int num; // 車のナンバー
    double gas; // ガソリンの量
}

上記の段階で、「車」というモノは「ナンバー」と「ガソリンの量」を持つことが分かります。
あとは、宣言したクラスを基に、１台の車を作るみたくコードを記述していくだけです。

このように、コード上で作成される車１台１台のことを、object/instanceといいます。

// 車クラスのオブジェクトを作成
class Sample1
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Car car1 = new Car();

        car1.num = 1234;
        car1.gas = 20.5;

        System.out.println("車のナンバーは" + car1.num + "です。");
        System.out.println("ガソリン量は" + car1.gas + "です。");
    }
}

オブジェクトを作成すると、メンバにアクセスすることができる

クラスを利用するには、クラスを宣言して、オブジェクトを作成する。

Constructor

クラスの中には、フィールドとメソッドのほかに、コンストラクタというものを記述できます。

コンストラクタは、メソッドと非常に似ていますが、

コンストラクタの名前は、必ずクラス名と同じ
戻り値を指定できない
そのクラスのオブジェクトが作成されたときに、定義しておいたコンストラクタ内の処理が自動的に行われる

といった違いがあります。

class Car
{
    private int num;
    private double gas;

    // constructor
    public Car()
    {
        num = 0;
        gas = 0.0;
        System.out.println("車を作成しました。");
    }

    public void show()
    {
        System.out.println("車のナンバーは" + num + "です。");
        System.out.println("ガソリン量は" + gas + "です。");
    }
}

class Sample
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Car car1 = new Car();
        car1.show();
    }
}

下記、実行結果

車を作成しました。
車のナンバーは0です。
ガソリン量は0.0です。

Classの機能

カプセル化

クラスの中にデータ（フィールド）と機能（メソッド）のをひとまとめにし、保護したいメンバにprivateをつけて勝手にアクセスできなくする機能。

例）フィールド→privateメンバ、メソッド→publicメンバ

これにより、誤りの起きにくいプログラムを作成できます。

public：クラスの外からでもアクセスできる
private：クラスの外から勝手にアクセスできない
どちらもかかない（省略）：「同じパッケージ」に含まれるクラス内からアクセスできる

オーバーロード

同じクラス内でも、同じメソッド名で異なる引数の型・個数をもつメソッドを定義できること。
※コンストラクタもオーバーロード可

class Car
{
    private int num;
    private double gas;

    public void setCar(int n)
    {
        num = n;
        System.out.println("ナンバーを" + num + "にしました。");
    }

    public void setCar(double g)
    {
        gas = g;
        System.out.println("ガソリン量を" + gas + "にしました。");
    }

    public void setCar(int n, double g)
    {
        num = n;
        gas = g;
        System.out.println("ナンバーを" + num + "にガソリン量を" + gas + "にしました。");
    }

    public void show()
    {
        System.out.println("車のナンバーは" + num + "です。");
        System.out.println("ガソリン量は" + gas + "です。");
    }
}

class Sample
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Car car1 = new Car();
        car1.setCar(1234, 20.5);
        car1.show();

        System.out.println("車のナンバーだけ変更します。");
        car1.setCar(2345);
        car1.show();

        System.out.println("ガソリン量だけ変更します。");
        car1.setCar(30.5);
        car1.show();
    }
}

出力結果は、下記になります。

ナンバーを1234にガソリン量を20.5にしました。
車のナンバーは1234です。
ガソリン量は20.5です。
車のナンバーだけ変更します。
ナンバーを2345にしました。
車のナンバーは2345です。
ガソリン量は20.5です。
ガソリン量だけ変更します。
ガソリン量を30.5にしました。
車のナンバーは2345です。
ガソリン量は30.5です。

上記コードでは、３種類のsetCar()メソッドを呼び出しています。

1番目に、引数が２個のもの
2番目に、引数がint型のもの
3番目に、引数がdouble型のもの

似たような処理について同じメソッド名を利用することができ、とても便利です。
※ただし、引数の型または個数が異なってなければ、オーバーロードできないので注意！

継承

Javaでは、既に作成したクラスを基に、新しいクラスを作成できる。

新しいクラスを作成することを、extends(クラスを拡張する)という。

車を例にすると、下記のようになり、

class 車
{
    ナンバー;
    ガソリン量;
    ナンバーとガソリン量を表示する機能
}

class レーシングカー extends 車
{
    競技用コース;
    競技用コースを表示する機能;
}

親元のクラス「車」をスーパークラス
追加したクラス「レーシングカー」をサブクラス

といい、サブクラスはスーパークラスのメンバを継承する。

※注意：複数のスーパークラスのメンバを１つのサブクラスで継承はできない。

メンバへのアクセス

スーパークラスのprivateメンバには、サブクラスからもアクセスできません。

そのため、スーパークラスでは、protectedという指定することができます。

protected：サブクラスのほか、同じパッケージに属するクラスからもアクセスできる。

オーバーライド

スーパークラスと全く同じメソッド名・引数の数・型をもつメソッドを定義できる。

class Car
{
    protected int num;
    protected double gas;

    public Car()
    {
        num = 0;
        gas = 0.0;
        System.out.println("車を作成しました。");
    }

    public Car(int n, double g)
    {
        num = n;
        gas = g;
        System.out.println("ナンバー" + num + "ガソリン量" + gas + "の車を作成しました。");
    }

    public void setCar(int n, double g)
    {
        num = n;
        gas = g;
        System.out.println("ナンバーを" + num + "にガソリン量を" + gas + "にしました。");
    }

    public void show()
    {
        System.out.println("車のナンバーは" + num + "です。");
        System.out.println("ガソリン量は" + gas + "です。");
    }
}

class RacingCar extends Car
{
    private int course;

    public RacingCar_11()
    {
        course = 0;
        System.out.println("レーシングカーを作成しました。");
    }

    public void setCourse(int c)
    {
        course = c;
        System.out.println("コース番号を" + course + "にしました。");
    }

    public void show()
    {
        System.out.println("レーシングカーのナンバーは" + num + "です。");
        System.out.println("ガソリン量は" + gas + "です。");
        System.out.println("コース番号は" + course + "です。");
    }
}

class Sample
{
    public static void main(String[] args)
    {
        RacingCar rccar1 = new RacingCar();
        rccar1.setCar(1234, 20.5);
        rccar1.setCourse(5);
        rccar1.newShow();
    }
}

下記、実行結果

車を作成しました。
レーシングカーを作成しました。
ナンバーを1234にガソリン量を20.5にしました。
コース番号を5にしました。
レーシングカーのナンバーは1234です。
ガソリン量は20.5です。
コース番号は5です。

サブクラスのオブジェクトを作成し、show()メソッドを呼び出すと、サブクラスのshow()メソッドが呼び出されました。

※メソッド名・引数の数・型が全く同じの場合、サブクラスで新しく定義したメソッドが呼び出されるようです。

final

スーパークラスのメソッドの先頭にfinalをつけると、オーバーライドを回避することができます。

参考

やさしいJava