Javaとオブジェクト指向

November 19, 2017

javaファイルの作成と実行

MyFirstApp.java

public class MyFirstApp{
    public static void main(String [] args){
        System.out.println("Hello World!");
    }
}

$javac MyFirstApp.java
$java MyFirstApp
Hello World!

JVMとコンパイラ

JVM

プログラムを動かす – インタープリタ方式で逐次解釈・実行

コンパイラ

クラスファイルの作成(バイトコード)
構文チェック

オブジェクト指向のメリット

実際の物事の動きをそのままプログラムに置き換えることができるので、プログラムの設計がしやすい
機能を追加するときに、既存のコードへの影響がないのがいい
データとそれを操作するメソッドを１つのファイルにまとめることができるので便利
すでに作ったクラスを再利用できる、継承して機能を追加するということも簡単

クラス

インスタンス変数とメソッドを持つ
インスタンス変数
- オブジェクトごとに持つ変数
- クラスのステート（状態）
インスタンス化することでオブジェクトが作成できる
- クラスはオブジェクトの設計図
javaのプログラムはクラスの集まり
クラスが膨大になったら.jarファイルにまとめることができる
privateにはできないが、publicにしないことはできる - その場合、同じパッケージに属するクラスしか継承できないようになる
final指定することで継承させないことができる - 勝手にメソッドの機能を書き換えさせたくない場合 - 例えばStringクラスはfinalになっている

メソッド

オブジェクトが継承し実行できる関数
クラスの機能
final指定するとオーバーライドできない

クラスの作成と使用

Dog.java

class Dog{
    int size;
    String breed;
    String name;
    void bark(){
        System.out.println("Ruff!Ruff!");
    }
}

DogTestDrive.java

class DogTestDrive{
    public static void main(String [] args){
        Dog d = new Dog();
        d.size = 40;
        d.bark();
    }
}

変数

大きく分けて、プリミティブ型（整数など）と参照型）（オブジェクトの参照）の２種類がある
変数に代入されるのは、オブジェクトそのものではなく、オブジェクトへの参照
インスタンス変数はクラスの中で宣言する
ローカル変数はメソッドの中で宣言する
インスタンス変数は初期化をしない場合、以下のデフォルト値が代入される　
- int 0
- float 0.0
- boolean false - 参照型 null
ローカル変数は利用する前に初期化が必要

インスタンス変数

インスタンスにつき１つ存在

オブジェクトリファレンス

同じクラスの変数は再代入可能
final宣言していると再代入不可
nullを入れると参照がなくなる
参照がなくなったオブジェクトはガーベジコレクションされる

配列

配列自身は常にオブジェクト

Dog [] pets = new Dog[7];
Dog[0].name = 'Fido';
Dog[0].bark();

カプセル化

データ（インスタンス変数の値）の保護
- 想定外の値にならないようにする。例えば負の値は許さない、など
外からはgetter,setterでのみしか扱えないようにする

GoodDog.java

class GoodDog{
    private int size;
    public int getSize(){
        return size;
    }

    public void setSize(int s){
        size = s;
    }

    void bark(){
        if(size > 60){
            System.out.println("Woof!");
        }else{
            System.out.println("Yip!");
        }
    }
}

GoodDogTestDrive.java

class GoodDogTestDrive{
    public static void main(String [] args){
        GoodDog one = new GoodDog();
        one.setSize(70);
        one.bark();

        GoodDog two = new GoodDog();
        two.setSize(10);
        two.bark();
    }
}

型変換

Integer.parseInt("3");

キャスト

log y = 42;
int x = (int)y;

ArrayList

通常の配列と異なり、宣言時にサイズを決めなくても良い

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
 
public class ArrayListTest {
 
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
 
        list.add(1);
        list.add(5);
        list.add(2);
        list.add(8);
        
        //size
        int theSize = list.size();
        System.out.println(theSize);
        
        //contain
        boolean isIn = list.contains(8);
        System.out.println(isIn);

        // index
        int idx = list.indexOf(1);
        System.out.println(idx);

        // check empty
        boolean empty = list.isEmpty();
        System.out.println(empty);
        
        list.remove(2);

        for(Iterator it = list.iterator(); it.hasNext();) {
            System.out.println(it.next());
        }
    }
}

Java APIライブラリの使用

java.langは例外的に指定しなくてもよい - String、Mathなど
標準拡張パッケージはjavax(今は標準パッケージと変わらないほど一般的になったものもあるが、慣例として分かれている)
インポートはCのインクルードとは異なり、フルネームを逐一タイプする手間を省くもの

継承

クラスのメソッドやインスタンス変数を引き継ぐ
元のクラスをスーパークラス、引き継いだクラスをサブクラスと呼ぶ
メリット - コードの重複を減らす - 複数のクラスに共通のプロトコルを適用する（ポリモーフィズムも利用できる）
Parsonクラスを引き継ぐJapaneseクラス
Japanese is a Parson, Parson has a Japanseという関係になる
privateを指定されたメンバは継承できない
継承する際の判断ポイント - 新たに作るクラスは、元のクラスよりも具体的なものでなくてはならない - 機能のかなりの部分が共通している同種のクラスを複数作る必要がある時に利用する - 再利用の目的だけで継承しない（例えば、同種でなければ継承するべきではない） - is a関係にする

public class FamilyDocter extends Doctor{
    void giveAdvice(){
    }
}

ポリモーフィズム

非常にシンプルかつフレキシブルで、効率的なコードが書けるようになる
プログラムにサブクラスが追加されても、コードを修正する必要はない

Animal [] animals = new Animal [5];
animals[0] = new Dog();
animals[1] = new Cat();
animals[2] = new Wolf();
animals[3] = new Hippo();
animals[4] = new Lion();

for(int i=0; i<animals.length; i++){
    animals[i].eat();
    animals[i].roam();
}

##　オーバーライド - サブクラスでスーパークラスのメソッドを書き換える - final指定されているメソッドはオーバーライドできない - オーバーライド時にアクセスレベルを下げてはいけない - 引数の型は変えてはいけない

オーバーロード

名前が同じで指定できる引数の異なるメソッドを作ることができる
戻り値の型を変えることができる
戻り値の型だけを変えることはできない -　アクセスレベルは上げることも下げることもできる

public class OverLoads{
    public int addNums(int a, int b){
    }
    
    public double addNums(double a, double b){
    }
}

##　抽象クラス - インスタンス化させたくないクラス - 例 - それ自体は使わないスーパークラスなど

abstract class Canine{
    public void roam(){}
}

抽象メソッド

サブクラスで必ずオーバーライドしなくてはいけない
より具体性の高い下位のクラスに持たせるべきメソッドに適用する
抽象メソッドには本体がない
１つでも抽象メソッドを含むクラスは、抽象クラスにしなければいけない

Objectクラス

JavaのクラスはすべてObjectクラスを継承したもの
明示的に何かのクラスを継承していないクラスは、自動的にObjectを直接継承しているとみなされる
持つメソッド
- equals, getClass(), hashCode(), toString()
Objectクラスに代入すると、元のクラスのメソッドは使えない

public abstract void eat();

Objectクラスの型を元に戻す

Object o = al.get(index);
if(d instanceof Dog){
    Dog d = (Dog)o;
    d.roam();
}

多重継承

2つ以上のクラスを継承すること
例えばダイアモンド継承は、大きな問題を引き起こす - DigitalRecoderスーパークラスは、burn()メソッドをもつ - サブクラスCDBurner, DVDBurnerはburn()をオーバーライドする - CDBurner, DVDBurnerを継承したサブクラスComboDriveは、どちらのburnが実行されるかわからない
Javaでは多重継承はできない
代わりにインタフェースを使う

インタフェース

完全な抽象クラスと呼ぶべきようなもの
インタフェース中のメソッドはすべて抽象メソッド
インタフェースはあらゆるクラスでインプリメントできる
1つのクラスで複数のインタフェースをインプリメントすることもできる

Pet.java

public interface Pet{
    public abstract void beFriendly();
    public abstract void play();
}