イントロダクション

オブジェクト指向という言葉は皆さん聞いたことがあると思います、これについてちゃんと理解しようと思います。

オブジェクト指向コンセプト

1.なぜオブジェクト指向か

システム開発における課題

開発期間の短縮

顧客の要求やサービスは、早いサイクルで変化します。そのためシステム開発に多くの時間を
かける余裕がありません。それどころか、開発が進んでいる最中に、要求やサービスの内容が
変わっても期間内の対応が求められます。

つまり、仕様変更があっても開発期間が変わらないので、多くの開発者が会社にお泊りすることが
多々ありました。

システムの仕様変更に伴うコストの削減

前述の通り、開発途中で顧客の要求する内容が変わることもありますが、そのたびに初めから
作成していては、期間が延びるだけでなく、費用がかさみます。顧客は最小コストで最大限の
成果を期待します。

この様な問題点に対応するためには、システム開発において、次のことを実現するべきです。

1.1.3実現するべきこと

1. 以前に作成したプログラムを再利用する
2. 大勢のエンジニアで共同開発を行う
3. プログラムの変更箇所をいち早く特定し対応する
4. あるプログラムの変更がほかのプログラムに影響しないようにする

もし、巨大な1本のプログラムとして構築したら、これらを実現するのは、困難です。しかし、システムを管理しやすい単位で分割し、それらを組み合わせる形式で構築すれば、これらを実現することができます。

この分割の単位をオブジェクトとするのが、オブジェクト指向による開発です。

2. オブジェクトとは

それでは、システム分割単位である「オブジェクト」とは、いったいどのようなものでしょうか。
ここでは、「エアコン」を制御するプログラムを例にそれを見ていきます。

下の図ではエアコンが持つ情報や機能を書きだしたものです。「電源」は電源の情報(状態)、「設定温度」や「運転モード」は使う人が操作した情報(状態)を示すものです。
一方、「電源をON(あるいはOFF)にする」「運転モードを切り替える」「設定温度を変更する」などは、エアコンを操作するための機能です。

エアコンを例にすると。。。

＜エアコンの場合＞

表１＜エアコンの制御プログラム＞

エアコンを制御するプログラムは、こうした情報(状態)を保持し、参照しつつ使う人の操作に応じてエアコンをどうさせます。

＜ポイント＞

情報(状態)と機能は密接にむずびついて1つの係・役割を担い、それ以外の情報(状態), 機能から互いに独立しているということです。
そして、エアコンが操作されるとそれぞれの係は、互いに要求を行い、連携して動作します。

運転モードの着替え時の場合

運転モードを「冷房」から「ドライ」に変更する操作が行われたら、「運転係」から「温度係」へ設定温度の変更をする「要求」が行われます。また、「運転係」は現在の室温と設定温度を確認しないと動作(冷やす、温める)を決められないので、「温度係」にそれらの情報(状態)を問い合わせます。

この場合、「係」に相当するのが、システムにおけるオブジェクトです。
また、「温度係」が電源のON/OFFを切り替えたり、「運転係」が設定温度を変更したりしません。
それぞれの係は自分のすべきことが明確に分かれています(独立性)。

子の係の独立性のおかげで、オブジェクト指向による開発では、作業もオブジェクトごとに独立して進めることができます。開発を終えたオブジェクトは、他のオブジェクトから簡単に利用することができます。また、おかしな動作を押する箇所が出ても、オブジェクト単位で調査・修正するので、利用しているオブジェクトへの影響を軽減することができます。
これにより上記の実現するべき点をかなえることが得できます。

オブジェクト指向言語の機能

属性と操作

Java言語を使用した場合、オブジェクトをどのように表現するのか見ていきましょう。ここでもエアコンの制御プログラムを例に確認します。

先ほどの表(下の図)を見ながら読み進めてください。

表１＜エアコンの制御プログラム＞

前節では、係がオブジェクトに相当することを説明しました。さらにオブジェクト指向では、上の図
にある情報(状態)のことを属性と呼び機能のことを操作と呼びます。
例えば、電源系(電源オブジェクト)は「電源」という属性と「電源をONにする」「電源をOFFにする」
という操作が一つのセットにな手出来ています。
温度係(温度オブジェクト)も運転係(運転オブジェクト)も同様です。

つまり、オブジェクトは属性と操作を一体化することで表現されます。

属性と操作

属性と操作について詳しく見ていきましょう。属性は変数として、表現され、名前と値を持ちます。

• 属性「室内温度」⇒値「30度」
• 属性「設定温度」⇒値「27度」

属性をプログラムで表現する場合の例

/** 温度係 */
public class Temparature {
  /** 室内温度 */
  int roomTemparature;
  /** 設定温度 */
  int settingTemparature;

　/** コンストラクタ */
  public Temparature() {
    // 例なのでコンストラクタで値を設定する
    roomTemparature = 30;
    settingTemparature = 27;
  }  
}

操作は、他のオブジェクトや自分自身(自オブジェクト)から呼び出されることにより動作し、
そのオブジェクトの状態を変えたり、さらにそこからほかのオブジェクトの操作を呼び出したり
できます。下の図Aでは、温度オブジェクトに「設定温度を変更する」という操作(メソッド)
が定義されています。エアコンの設定温度を変更したい場合には、属性へ直接悪背うするのではなく
この操作を呼び出します。
図A

属性と操作をプログラムで表現する場合の例

/** 温度係 */
public class Temparature {
  /** 室内温度 */
  int roomTemparature;
  /** 設定温度 */
  int settingTemparature;

　/** コンストラクタ */
  public Temparature() {
    // 例なのでコンストラクタで値を設定する
    roomTemparature = 30;
    settingTemparature = 27;
  }

  /** 設定温度を変更する */
  public void setSettingTemparature(int setTamparature) {
    this.setTamparature = setTamparature;
  }
}

カプセル化とデータ隠蔽

オブジェクト指向では、そのオブジェクトが持つ属性と操作を一体化して表現すると説明しましたが、
これをカプセル化と呼びます。

カプセル化には次のようなメリットがあります。

1. オブジェクトの内部構造を知る必要がない
2. 属性値の変更は、操作経由に制限できる
3. 操作名が同じなら、内部構造が変わっても利用する側にそれを意識させない
4. 属性に不整合な値が入らないよう、操作でチェックできる

エアコンの温度オブジェクトで、カプセル化のメリットを見ていきましょう。

エアコンの設定温度を変更する場合、リモコンなどから、エアコンの「設定温度を変更する」機能
を呼び出します。この時、エアコンの内部構造や制御プログラムなどを知る必要はありません(1)。

そして、それらに直接触れることもありません。ただリモコンで操作するだけです(2)。

もし、後継機種などで「設定温度を変更する」機能の仕組みが変わっても、操作方法が同じなら
そのことで困ることはないでしょう(3)。

さらに温度設定を100度にしたり、零下40度したりはできません。「設定温度を変更する」が、
そのような設定を受け入れないからです(4)。

また、2, 4により、属性を外部から保護することをデータの隠蔽と呼びます。

図B

クラスと継承

クラス

今度は、電源オブジェクトについてみていきます。
前述では、伝げのぶじぇくとの情報(状態)として「電源」、機能として「電源をONにする」と
「電源をOFFにする」を取り上げました。しかし、エアコンの種類によっては、電源をつけると
電気代を表示する機能や、フィルタの汚れ具合を確認し掃除ランプを表示する機能がついている
ものもあります。
これらすべてを電源オブジェクトとして表現したとき、「共通している属性や機能」と
「独自に持っている属性や機能」とに分けられます。

まず、この共通している部分に着目し、土台となるひな型を作成します。
この作業を抽象化と呼びます。また抽象化した結果、オブジェクトを作成するための土台となる
ひな型をクラスと呼びます。

下の図は電源オブジェクト(電気代), 電源オブジェクト(フィルタ)の属性と機能をそれぞれ洗い出した
結果、共通項目が見つかった様子を表しています。

図C

こうしたオブジェクトの共通項目を集め、定義した門が一般的な「電源」クラスとなります。

インスタンス化

クラスは、オブジェクトを作詞得するためのひな型です。つまり設計図にすぎません。
「電源」の設計図ができても、私たちが使える「モノ」ではないのです。
子の設計図であるクラスをもとにして、実際に使うことができる「モノ」にするにすることを
インスタンス化と呼びます。

例えば、下の図Dのようにエアコンを表現するためには、電源クラス、温度クラス、運転クラスが
必要です。それらをまとめるクラスとして、エアコンクラスが必要です。各クラスをもとにインスタンス化することで、それぞれオブジェクト(実際に使うことができる「モノ」)が作成され、実際のエアコンを表現することができます。

また、クラスをもとに複数のインスタンス化を行えば、複数のオブジェクトを作成することができます。
ふたつのエアコンオブジェクトが作成されれば、エアコンオブジェクトを二つ動かすことができます。

これらのオブジェクトは同じクラスから作成されているため、同じ属性・操作を持ちます、しかしエアコンオブジェクトは別々に動きます。

具体的には、上のエアコンオブジェクト二つをエアコンAとエアコンBとしたとき、Aの電源をONにしてBの電源をOFF似しておくこともできます。もちろんエアコンAは設定温度20度、エアコンBは設定温度30度として二つとも動かすことができます。

継承

先ほど説明した電源オブジェクトは、電気代を計算したり、ランプを表示する機能がついていません。
そして、この二つの機能を付けた電源オブジェクトを作成するときに定義する電源クラスを作成する
ためには、新たに電源クラスを作成しなくてもよいのです。

つまり、一度作成した電源クラスを拡張して新しいクラスを定義することができます。
これを継承と呼びます。

オブジェ駆使項では、継承の元となるクラスをスーパークラス(親クラス)と呼び、
拡張したクラスのことをサブクラス(子クラス)と呼びます

継承により定義されたサブクラスは、スーパークラスの属性、操作を受け継ぎます。
そのため、サブクラスでは独自に持つ属性、操作のみを定義するだけで済みます。
サブクラスをインスタンス化すれば、スーパークラスの属性・操作を引き継いだオブジェクトを
が生成されます。

下の図Cのように、共通項目を洗い出し、新たに拡張したクラスを作成する手段として継承が
あります。

図C

具体的には下のように実装します。

＜電源クラス＞

/** 電源クラス */
public class PowerSupply {
  /** 電源 */
  private boolean power;

  /** 電源ON */
  public void switchOn() {
    this.power = true;
  }  

  /** 電源OFF */
  public void switchOn() {
    this.power = false;
  }    
}

＜電源クラス(電気代)＞

/** 電源クラス(電気代) */
public class ElectricBillPowerSupply　{
  /** 電気代 */
  private int electricBill;

  /** 電気代計算 */
  public void calcBill() {
    // 電気代計算の処理
  }
  /** 電気代表示 */
  public void calcBill() {
    // 電気代表示の処理
  }
}

インターフェースとポリモフィズム

私たちは日常でも、たくさんのオブジェクト(モノ)を利用しています。
それらの中には、全く物は別だが、同じ操作方法で利用できるものがあります。

例えば携帯電話はメーカー各社からたくさんの製品が開発・発売されていますが、「電話をかける」
や「電話を切る」という操作はマニュアルを見なくてもできるのではないでしょうか。
また、MDコンポ、CDコンポ、MP3プレーヤーはそれぞれ内部構造も再生する媒体も異なる機械
ですが、「再生」「停止」などの操作に迷わないと思います。

この様に、オブジェクトを利用する側に公開すべき操作をまとめたクラスの仕様のことを
インターフェースと呼びます。

また、共通のインターフェースを持つ操作でも、実際にはオブジェクトごとに振る舞いや動作が異なる
ことをポリモフィズム(多様性・多相性)といいます。

同じ再生ボタンでも、MDコンポ、CDコンポ、MP3プレーヤーの内部で行われることはそれぞれ違います。
もし、MDコンポ、CDコンポ、MP3プレーヤーでインターフェースを統一させていないとしたらどうでしょう。

使用者は、音楽を聴くためのオブジェクトを変える度に違う操作をしなくてはいけません。
これでは面倒で使いづらいでしょう。

プログラムの作成でも同じことが言えます。処理内容は異なるが目的は同じという機能であれば、
オブジェクトに対して、共通のインターフェースを定義し、ポリモフィズムを実現することで、
操作方法が統一され、利便性を高めることができます。ほかのプログラムを再利用することも容易です。

また、後でプログラムを手直ししてでも、機能を呼び出す方法が変わらなければ、
それを呼び出すプログラムには、なにも影響しません。これもインターフェースのメリットの一つです。

でわでわ。。。

関連ページ一覧

Eclipse セットアップ(Mac版)

1. Java Install Eclipse〜開発ツールのインストール〜
2. TensorFlow C++環境〜EclipseにCDTをインストール〜
3. Setup OpenGL with Java〜JOGLを使う準備 for Eclipse〜
4. Eclipse Meven 開発手順〜プロジェクトの作成〜
5. Java OpenCV 環境セットアップ(on Mac)
6. Eclipse SceneBuilderを追加する
7. JavaFX SceneBuilder 〜EclipseとSceneBuilder連携~

Java Basic一覧

1. Java Basic Level 1 〜Hello Java〜
2. Java Basic Level2 〜Arithmetic Calculate〜
3. Java Basic Level3 〜About String class〜
4. Java Basic Level 4〜Boolean〜
5. Java Basic Level 5〜If Statement〜
6. Java Basic Summary from Level1 to 5
7. Java Basic Level 6 〜Traning of If statement〜
8. Java Basic Level8 〜How to use for statement〜
9. Java Basic Level 8.5 〜Array〜
10. Java Basic Level 9〜Training of for statement〜
11. Java Basic Level 10 〜While statement 〜
12. Java Basic Swing〜オブジェクト指向〜
13. Java Basic Swing Level 2〜オブジェクト指向2〜
14. サンプル実装〜コンソールゲーム〜
15. Java Basic インターフェース・抽象クラスの作り方
16. Java Basic クラスとは〜Step2_1〜
17. Java Basic JUnit 〜テストスイートの作り方〜

Git関連

1. Java Git clone in Eclipse 〜サンプルの取得〜
2. Eclipse Gitリポジトリの取得 〜GitからソースをPullしよう〜
3. IntelliJ IDEA Git〜Gitリポジトリからクローン〜

JavaFX関連ページ

1. Eclipse SceneBuilderを追加する
2. JavaFX SceneBuilder 〜EclipseとSceneBuilder連携~
3. JavaFX SceneBuilder〜ボタンにメソッドを割り当てるワンポイント〜
4. Java プロコンゲーム 〜見た目の作成(SceneBuilderの使用)〜

ステップアップ関連ページ一覧

1. Java 初めてでも大丈夫〜ステップアッププログラミングのススメ〜
2. ステップアッププログラミング〜Java FxでHelloWorld解説〜
3. Java StepUpPrograming〜JavaFX で四則計算〜
4. Java StepUpPrograming〜JavaFXで画面切り替えを作る1〜
5. Java StepUpPrograming〜JavaFXで画面切り替え2ボタン作成〜
6. Java StepUpPrograming〜JavaFXで画面切り替え3アクション〜
7. Java StepUpPrograming〜JavaFXで画面切り替え4Pane切り替え〜
8. Java StepUpPrograming〜JavaFXで画面切り替え5WebEngine

JavaFX + ND4Jで機械学習準備

1. JavaFX + ND4J〜数学への挑戦1：ND4Jのインストール〜
2. JavaFX + ND4J〜数学への挑戦2: 行列の計算〜
3. Java + ND4J 〜数学への挑戦3: ベクトル(配列)の作成方法〜

オブジェクト指向関連ページ

1. オブジェクト指向の概念1〜OracleDocのチュートリアル１〜
2. オブジェクト指向の概念2〜クラスとは〜

はじめてのJava

はじめてJava言語を使用してプログラミングを始めようとしている方向けです。Javaというプログラミング言語はC言語から生まれた言語で、現在(2020-11-11)は多くのアプリケーションで使用されています。具体的には以下のようなものにしようされています。

1. 証券の取引や銀行のATMなど
2. Androidアプリ
3. 大手企業の基幹系システム

挙げればきりがないので、この辺にしておきますが、日本では多くの分野で使用されています。

有名なところだと、マインクラフトでもLWJGLというフレームワーク(Java製)を使用しています。下のような感じで動かせます。

Javaを動かしてみよう

Javaは以下のように、コードの作成～コンパイル～実行と行います。

1. Javaコードを人力で書く(人間が読めるファイルができる)
2. コンパイルする(人間が読めないファイルができる)
3. 作成したプログラム実行

Hello World

まずは写経から入ります。以下のコードを書き写して動かしてみてください。テキストエディタでFirst.javaというファイルを作成します。

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

実行方法は以下の通り

1. 上のコードを映してFirstCls.javaファイルを作成する
2. 「ウィンドウズボタン＋R」を押下して「cmd」と入力、コマンドプロンプトを開く
   
3. javacコマンドでクラスファイルを作成する

4. javac FirstCls.java

5. javaコマンドで作成したクラスファイルを実行する

6. java FirstCls

これで、実行できたと思います

サンプルアプリの実行

1. 以下のZIPファイルをダウンロード
   • transformations.zip
2. 展開後に/xylophone/src/xylophone/Xylophone.javaをEclipseプロジェクトにコピー、実行できるようにする
3. Eclipseプロジェクト/resporces/の下に/xylophone/src/xylophone/audioをコピー
4. 実行 ※エラーが出たら以下の部分を直してみる
   Xylophone.java：67行目にエラーが出たとき

5. new AudioClip(Xylophone.class.getResource("audio/Note1.wav").toString());

6. の「audio/Note1.wav」を「/audio/Note1.wav」に修正してみる

1章：ようこそJavaの世界へ

1.1 Javaによる開発の基礎知識

1.1.1 開発の流れ

①ソースコードの作成。

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

②コンパイル
javaファイルをclassファイルに変換することです。下のコマンドを使用します。

javac FirstCls.java

③実行
作成したクラスファイルを実行します。下のコマンドを使用します。

java FirstCls

1.1.2 開発環境の整備

※Eclipseはインストール済みの想定。

外観を変更する

1. ウィンドウ→設定→一般→外観→色とテーマの順にクリック
2. ここで好きなテーマを選択する
   ※大半の人がデフォルトで使用している
   

文字コードの変更(確認)

1. ウィンドウ→設定→一般→ワークスペースの順にクリック
2. 「テキスト・ファイル・エンコード」がUTF-8になっていることを確認

JDKの確認

1. ウィンドウ→設定→一般→Java→インストール済みのJREの順にクリック
2. JDKを指定して、使用するJREを決定する
   

1.2 Javaプログラムの基本構造

1.2.1 プログラムの骨格

ルール：クラス名とファイル名は同じ名前にする
「クラスの中にメソッドがある」

/** クラスの説明 */
public class クラス名 {
  /** メソッドの説明 */
  public static void main(String[] args) {
    // 何かしらの処理
  }
}

• 中かっこ(「{」「}」)のことを「スコープ」と呼びます。スコープで囲っている部分を「ブロック」などと呼んだりします。
• このスコープ(=「ブロック」)を開いたら(開始したら)、必ず閉じる(終了する)ことを意識する
• 中かっこ(「{」「}」)で囲っている部分がそれぞれクラスの範囲、メソッドの範囲を決めている

上のサンプルコードでは「クラス名」クラスの中に「メインメソッド」がある

ちなみに、インデント(スペースやタブで位置をずらすこと)を入れないと、とても見にくい

何が見にくいというと、クラスの範囲と、メソッドの範囲を区別しずらいのです。

＜インデントなし＞

/** クラスの説明 */
public class クラス名 {
/** メソッドの説明 */
public static void main(String[] args) {
// 何かしらの処理
}
}

1.2.2 プログラムの書き方

Java言語(C言語も)の場合は、メインメソッドが起動しますので、クラスの中にメインメソッドを作成する

Javaはメインメソッドが動く

1. どのようなプログラムを作りたいかを考えます。
2. プログラムの名前を決めます。
3. 「クラス名.java」という名前でファイルを作ります。
4. 下のような、ソースコードの外側を記述します。

5. /** クラスのJavaDocコメント */

6. public class クラス名 {

7. /** メインメソッドのJavaDocコメント */

8. public static void main(String[] args) {

9. // 処理の中身：通常のコメント

10. /*

11.  * これも通常のコメント、あまり使われない。

12.  */

13. }

14. }

15. ソースコードの中身を描きます。

16. System.out.println("Hello World!");

17. 1.2.5 mainメソッドの中身

• 上の骨格の「何かしらの処理」の部分に処理を描く。
• 処理は上から下へ進み、1行の中では左から右へ進む
• セミコロン「;」で1行が終わる
• ドット「．」は参照呼出し

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

上のコードは、Systemクラスから変数「out」を呼び出し、メソッド「println()」を呼び出している

練習：SecondProgram

写してください。以下のコードを書いて動かしてください。

public class SecondCls {
  public static void main(String[] args) {
    System.out.println("*** Second Program ***");
    System.out.println("日記ソフト");
    System.out.println("終了します。");
  }
}

実行方法は以下の通り

1. SecondCls.javaファイルを作成する
2. 「ウィンドウズボタン＋R」を押下してコマンドプロンプトを開く
   
3. javacコマンドでクラスファイルを作成する

4. javac SecondCls.java

5. javaコマンドで作成したクラスファイルを事項する

6. java SecondCls

1.3 変数宣言の文

1.3.1 変数宣言の文とは？

ズバリ下のように書きます。

1. 変数の宣言

2. // 「宣言」：データ型 変数名;

3. int hensuMei;

4. 変数の初期化

5. // 「初期化」データ型 変数名 = 代入するデータ

6. int dataGata = 0;

１と２の違いは、宣言と同時に値を代入するかしないかです。

==変数の宣言と初期化==

public static void main(String[] args) {
  // 変数の宣言
  int num;
  // 変数の代入
  num = 0;
  // 変数の初期化
  int age = 12;
  // 命令実行の文＝メソッドの呼び出し
  System.out.println("対象年齢は" + num + "～" + age + "です。");
}

• 「変数に値を代入するとき」は「=」を使用する。
• 「命令の文」は「メソッド呼び出し」を行う

1.3.2 変数の名前(識別子)

==英語では==
変数＝Valiable

名前つけのルール

1. 予約語は使用しない

2. 宣言(初期化)済みの変数名は使用できない
3. 大文字・小文字は区別される
4. 変数名・メソッド名はキャメルケースを使用する

5. // 変数名のキャメルケース(頭を小文字にする)

6. int myAge;

7. // メソッド名のキャメルケース(頭を小文字にする)

8. public void methodName();

9. クラス名はアッパーキャメルケース

10. /** クラス名は頭を大文字にする */

11. public class ClassName {

12. }

13. 演算子で使用している文字、予約語は変数名(クラス名)として使用できない

==計算処理==

public static void main(String[] args) {
  // 足し算
  int tashizan = 1 + 1;
  // 引き算
  int hikizan = 1-1;
  // 掛け算
  int kakezan = 1 * 1;
  // 割り算
  int warizan = 1 / 1;
}

1.3.3 データ型

※あくまでも使用例として紹介しています。
==プリミティブ型データの変数型==

• byte ファイル・ネットワーク通信時に使用
• ＞int 整数データを格納するのに使用
• long 大きな整数値を格納するのに使用
• float 画像処理、3Dモデル描画時に使用
• ＞double 少数データを格納するのに使用
• char 1文字分のデータ、シングルクォーテーション「`」で囲む

==参照型データの変数型==

• String 文字列
• そのほかJavaAPIや自作のクラス名

• List<String> list; // List型の変数「list」

1.3.5 定数の利用

変数には値を何度でも代入できるので、定数を使用して値を変更できないようにする。

final データ型 変数名 = 代入するデータ

ルール：定数は大文字の変数名にする

final int OVER_TEN = 0; // 値が10以上を示すフラグ
final int UNDER_TEN = 1; // 値が10以下を示すフラグ


定数の使用例：フラグに使う

public static void main(String[] args) {

}

1.5 練習問題＋α

コマンドプロンプト上に下のような図を表示するプログラムを作成してください。
※ 「=」の数が、上下ともに20あります。

＜出力する図＞

      *
    *   *
  *   *   *
      *
      *
  *   *   *
    *   *
      *

式と演算子

演算子

2.2 オペランド

2.2.1 リテラル

実際の値のこと

2.2.2 エスケープシーケンス

バックスラッシュ「\」もしくは、「￥」円記号(半角)をつけた文字のことでメタ文字を「文字」として使いたいときに使用する。

＜例＞

// 「"」は文字列を加工形で表示するためにエスケープシーケンスを使用する
// ※「"」を文字列として使用したいときは「エスケープ」する
String moji = "Javaのはじめの\"J\"は1文字目";

2.3 評価のしくみ

下のような式があったとします。
「1 + 5 -3」この式をプログラムで書くと次のコードになります。

public static void main(String[] args) {
  // 上の計算式
  int answer = 1 + 5 - 3;
}

このようなときに、処理の順序、「1 + 5」と「5 - 1」の評価はどのように行われるか？

左から順に評価していきます

つまり、以下の順序です。

1. 1 + 5の計算結果を出す
2. 上の結果に」「-1」する

==しかし掛け算は先に処理を行う
つまり以下のような優先順位で評価します。

1. 「掛け算・割り算」→「足し算・引き算」の順序
2. 左から順に評価

まとめると

1. 「掛け算・割り算」→「足し算・引き算」の順序で評価
2. 「=」以外の演算子は、左から順に評価
3. 「=」は右から評価

問題＋α

以下のコードの場合、どのような順序で評価されるでしょうか？

System.out.println("Hello World!");

実行順序として正しいものを、～の中から選びなさい

1. Systemクラスの公開フィールド変数out(PrintStreamクラス)を取得
2. フィールド変数out(PrintStreamクラス)のメソッドprintln()を評価(呼び出している)

1. メソッドprintln()を取得
2. フィールド変数out(PrintStreamクラス)のSystemを評価(呼び出している)

2.4 演算子

2.4.1 算術演算子

2.5 型の変換

2.5.3 強制的な型変換(キャスト)

「int型」を「double型」に変換するというような形のキャスト
＜具体例＞

int num = 10;
// 強制的な型変換
double dd = (doubble) num;

// 下のやり方はエラーになる
// int num1 = (int) "10";

// 型をメソッドを使用して変換している
String tmp = String.valueOf(num);

// Stringが票差化された(左に文字列が先にある)あとであれば
// intやdoubleも文字列として評価される(自動キャスト)
System.out.println("aaaa" + 10.1);

異なる型同士の算術演算

返却値(左側の変数型)は、大きいほうの型のデータ型が優先される

2.6 命令実行の文

2.6.5 乱数を生み出して代入する命令

// 3を上限値として乱数を生成する
int r = new java.util.Random().nexInt(3);

上にあるような「java.XXX.XXX」のようなパッケージはJDKの中にあるライブラリに定義されています。
そして、それらAPI群の使い方に関してはJavaDocに書かれています。

• Random()
• Math()
• Scanner()

2.7 まとめ

命令の実行はメソッド呼び出しのこと

イントロダクション

Javaでプログラミングを初めて慣れたころにJavaAPIに触れることが多くなると思います。

よくある「プログラミング練習問題」などで、文字列操作を行うことがあると思います。

この様な時に使用するのがStringクラス手に定義してあるメソッド群だと思います。しかし、説明書きしているJavaDocが難しく理解するのが難しいことが多いと思います。

この解決方法として、動かしてみるというのが手っ取り早い方法の一つだと思いますので、手っ取り早い方法を記載いたします。

JavaSEで提供しているクラスを理解

簡単にプログラムを動かす方法として、IDE(Eclipseを使用します)で動かしてみるのが手っ取り早い方法ですが、如何せんメインメソッドを使用していると毎回コードを書き直さなくてはいけないので面倒です。

なので、以下の方法を提案したく思います。

JUnitを使う

JUnitはテストツールとして使用することが多いもの(フレームワーク)です。これを使用すれば下のように簡単に、いくらでもコードを動かせます。

下のは、String#equalsメソッドをテストしたものですが、「@Test」をつけたメソッドはすべて実行されるので、どんどん作成して実行すればよいのです。
＜例＞

public class StringTest {

    /** String#equalsのテスト */
    @Test
    public void test01() {
        String st = "aaa";
        String s1 = "aaa";
        String s2 = "bbb";
        String s3 = "ccc";

        if (st.equals(s1)) {
            System.out.println("st == s1");
        } else {
            System.out.println("st != s1");
        }

        if (st.equals(s2)) {
            System.out.println("st != s2");
        } else {
            System.out.println("st == s2");
        }

        if (s3.equals(s1)) {
            System.out.println("s3 == s1");
        } else {
            System.out.println("s3 != s1");
        }
    }
}

実行結果

テストを増やす

StringクラスのJavaDocを見るとよく使うメソッドがあるので、それを紹介するついでに上のテストケースで実行します。
実際の作業を動画にしました。参考にどうぞ。

そして、実行するときにJUnitの設定をする必要があります。

Eclipseを使用しているならば、下のような手順ですぐに使用できます。

JUnitの設定

1. Eclipeのプロジェクトを右クリック
2. プロパティを選択
   
3. ライブラリの追加をクリック
   
4. JUnitを選択し次へ
5. 次の画面では、完了をクリック

下のように、ライブラリが追加されているはずです。

String#substring

JavaDocでStringクラスを見るとStringクラスの中に定義されているメソッド群があります。説明がちょっと難しく理解に苦しむことがありますが、これを動かしてみれば、ドキュメントの内容がわからなくても問題ありません。逆に、ドキュメントの内容が理解できたりします。

具体的には、上の動画でも実行していますが、下のように実行します。

1. JavaDocで試したいメソッドを見つける
2. 対象のメソッドのテストケースを作成する
3. テストを実行して挙動を確認する

作成したコード(テストケース)は下のような形です。

public class StringTest {

    /** String#equalsのテスト */
    @Test
    public void test01() {
        String st = "aaa";
        String s1 = "aaa";
        String s2 = "bbb";
        String s3 = "ccc";

        if (st.equals(s1)) {
            System.out.println("st == s1");
        } else {
            System.out.println("st != s1");
        }

        if (st.equals(s2)) {
            System.out.println("st != s2");
        } else {
            System.out.println("st == s2");
        }

        if (s3.equals(s1)) {
            System.out.println("s3 == s1");
        } else {
            System.out.println("s3 != s1");
        }
    }

    /**
     * JavaDocをみて、入力(引数)と出力(返却値)を確認後、実装して動かしてみる。
     * {@link String#substring(int)}のテストケース
     */
    @Test
    public void testSubstring() {
        String target = "abcdefg";
        // 2番目の文字を取得する
        String res = target.substring(1, 2);
        System.out.println("2番目の文字: ");
        // 取得結果が正しいか確認
        assertEquals("b", res);
        // 一番初めの文字を取得
        String res1 = target.substring(0, 1);
        assertEquals("a", res1);
        // 一番最後の文字
        String res2 = target.substring(target.length() -1, target.length());
        assertEquals("g", res2);
        // 初めから4文字分を切り出す
        String res3 = target.substring(0, 4);
        assertEquals("abcd", res3);
    }
}

equalsは調べなくてもわかると思いますが、substringはどうでしょうか？
ドキュメントには、下のような説明があります。

この文字列の部分文字列である文字列を返します。部分文字列は、指定されたbeginIndexから始まり、インデックスendIndex - 1にある文字までです。したがって、部分文字列の長さはendIndex-beginIndexになります。

とりあえずは、第一引数に開始、第二引数に終了のインデックス(数値)を設定します。

String res3 = target.substring(0, 4);

実行した結果がどのように取得できるか？これを確かめます。

assertEquals("abcd", res3);

実行後に、いまいちわからない場合は、値を変えてみます。上記の「0, 4」は初めから4文字を取得する場合ですが、2文字目から4文字目までを取得する場合はどうでしょうか？下のように「2, 4」と設定すれば想定通りに動くでしょうか？

String res3 = target.substring(0, 4);

それはテストしてみれば一発です。

assertEquals("取得するであろう値", 結果を格納した変数);

この様な形で、実装すればJavaAPIの理解を深めることができます。

色々なクラスを理解し、技術の幅を広げるのに役に立つと思います。

でわでわ。。。

関連ページ一覧

Eclipse セットアップ(Mac版)

1. Java Install Eclipse〜開発ツールのインストール〜
2. TensorFlow C++環境〜EclipseにCDTをインストール〜
3. Setup OpenGL with Java〜JOGLを使う準備 for Eclipse〜
4. Eclipse Meven 開発手順〜プロジェクトの作成〜
5. Java OpenCV 環境セットアップ(on Mac)
6. Eclipse SceneBuilderを追加する
7. JavaFX SceneBuilder 〜EclipseとSceneBuilder連携~

Java Basic一覧

1. Java Basic Level 1 〜Hello Java〜
2. Java Basic Level2 〜Arithmetic Calculate〜
3. Java Basic Level3 〜About String class〜
4. Java Basic Level 4〜Boolean〜
5. Java Basic Level 5〜If Statement〜
6. Java Basic Summary from Level1 to 5
7. Java Basic Level 6 〜Traning of If statement〜
8. Java Basic Level8 〜How to use for statement〜
9. Java Basic Level 8.5 〜Array〜
10. Java Basic Level 9〜Training of for statement〜
11. Java Basic Level 10 〜While statement 〜
12. Java Basic Swing〜オブジェクト指向〜
13. Java Basic Swing Level 2〜オブジェクト指向2〜
14. サンプル実装〜コンソールゲーム〜
15. Java Basic インターフェース・抽象クラスの作り方
16. Java Basic クラスとは〜Step2_1〜
17. Java Basic JUnit 〜テストスイートの作り方〜

Git関連

1. Java Git clone in Eclipse 〜サンプルの取得〜
2. Eclipse Gitリポジトリの取得 〜GitからソースをPullしよう〜
3. IntelliJ IDEA Git〜Gitリポジトリからクローン〜

JavaFX関連ページ

1. Eclipse SceneBuilderを追加する
2. JavaFX SceneBuilder 〜EclipseとSceneBuilder連携~
3. JavaFX SceneBuilder〜ボタンにメソッドを割り当てるワンポイント〜
4. Java プロコンゲーム 〜見た目の作成(SceneBuilderの使用)〜

ステップアップ関連ページ一覧

1. Java 初めてでも大丈夫〜ステップアッププログラミングのススメ〜
2. ステップアッププログラミング〜Java FxでHelloWorld解説〜
3. Java StepUpPrograming〜JavaFX で四則計算〜
4. Java StepUpPrograming〜JavaFXで画面切り替えを作る1〜

イントロダクション

前回作成したクラスを使用して実装してきます。

作成したクラスは以下のものです。

• Parent: 親クラス
• ChildAni: 子クラス
• ChildOtoto: 子クラス
• MainFamilly: メインメソッドを持っているクラス

実行するクラスは「MainFamilly」クラスのメインメソッドです。

とりあえずは実行すると下のようなイメージで動きます。

そして、抽象クラスを追加しました。クラス名は「Gosenzo(ご先祖)」です、

感の良い方は気がついているかもしれませんが、以下のような系譜ができています。

1. ご先祖
2. 親
3. あに、弟

ただし、抽象クラスのメソッド「血継限界」に関しては実行していません。単純に実装するのを忘れていました。
ソースに関してはこちらにあるので、ご自由に動かして見てください。※カスタムして遊んでもよし。

継承関係で遊ぶ

勝手に設定を作ってみます。

ご先祖から因縁を持っている魔物、スライム討伐が稼業になっている家族の物語、細かい話はスッ飛ばして宿敵スライムと対峙する家族であった。。。

というわけで、スライムとの戦いを始めたいと思います。

現在作成済みのクラスは上記のとおり４クラスあります。
そして、ご先祖クラスには、フィールドが「秘伝のタレ」しかありません。

なので、RPGっぽく作成するため以下のプロパティ(フィールド)を追加します。本当は「プレーヤー」クラスの方が良いのですが。。。

いや、プレーヤークラスを作成しましょう。
※GetterとSetterは省略しています。GetterSetterの作成方法は下の動画を参照ください。

＜プレーヤークラス＞

public class Player {
    /** 名前 */
    private String name;
    /** レベル */
    private int level;
    /** 生命力 */
    private int HP;
    /** 特殊能力(技能)の使用時に消費 */
    private int MP;
    /** 攻撃力 */
    private int attack;
    /** 防御力 */
    private int diffence;
    /** 戦闘可能フラグ */
    private boolean canBattle;

    /**
     * コンストラクタ。
     * @param name
     */
    public Player() {
        this.name = "桃太郎";
        // レベル1の設定
        setLevel(1);
        setHP(20);
        setMP(10);
    }

    /**
     * コンストラクタ。
     * @param name
     */
    public Player(String name) {
        this.name = name;
        // レベル1の設定
        setLevel(1);
        setHP(20);
        setMP(10);
    }
}

このクラスをご先祖クラスの親にします。

public abstract Gosenzo extends Player { ... }

そうすると、MainFamillyのメインメソッドで、HPなどの設定ができるようになります。
＜MainFamilly＞

public class MainFamilly {
    public static void main(String[] args) {
        // 標準入力の受付
        Scanner scan = new Scanner(System.in);
        System.out.println("**** Game Start ****");
        // 親クラスのインスタンス
        Parent parent = new Parent();
        // HP
        parent.setHP(50);
        //戦闘可能フラグ
        parent.setCanBattle(true);
        //攻撃力
        parent.setAttack(20);
        //防御力
        parent.setDiffence(15);

        // 子クラス(あに)のインスタンス
        ChildAni ani = new ChildAni();
        // HP
        parent.setHP(40);
        //戦闘可能フラグ
        parent.setCanBattle(true);
        //攻撃力
        parent.setAttack(20);
        //防御力
        parent.setDiffence(15);
        // 子クラス(弟)のインスタンス
        ChildOtoto ototo = new ChildOtoto();
        // HP
        parent.setHP(30);
        //戦闘可能フラグ
        parent.setCanBattle(true);
        //攻撃力
        parent.setAttack(20);
        //防御力
        parent.setDiffence(15);
        while (true) {
            String input = scan.nextLine();
            if ("parent".equals(input)) {
                parent.say();
            } else if ("ani".equals(input)) {
                ani.say();
            } else if ("ototo".equals(input)) {
                ototo.say();
            } else {
                System.out.println("処理を終了します。");
                break;
            }
        }
    }
}

モンスターを作成する

モンスターといえど、HPなどはあるので、プレーヤークラスの子クラスとして作成することにします。
そして、「話をするかどうか？」のフラグを追加することにしました。
＜モンスタークラス＞

public class Monster extends Player {
    /** 話をするかどうか */
    private boolean isTalk;

    /**
     * @return the isTalk
     */
    public boolean isTalk() {
        return isTalk;
    }

    /**
     * @param isTalk the isTalk to set
     */
    public void setTalk(boolean isTalk) {
        this.isTalk = isTalk;
    }
}

そして、具体的なモンスタークラスを作成します。
つまり、スライムクラスを作成します。

＜スライムクラス＞

public class Slime extends Monster{
    public Slime() {
        this.setCanBattle(true);
        this.setHP(10);
        this.setMP(5);
        // 攻撃力
        this.setAttack(5);
        // 防御力
        this.setDiffence(5);
    }
}

ここまで作成したら、次は戦闘シーンを作成したくなると思います。

頑張って見てください。

自分が作成したものは次回、記事に記載いたします。

関連ページ一覧

Eclipse セットアップ(Mac版)

1. Java Install Eclipse〜開発ツールのインストール〜
2. TensorFlow C++環境〜EclipseにCDTをインストール〜
3. Setup OpenGL with Java〜JOGLを使う準備 for Eclipse〜
4. Eclipse Meven 開発手順〜プロジェクトの作成〜
5. Java OpenCV 環境セットアップ(on Mac)
6. Eclipse SceneBuilderを追加する
7. JavaFX SceneBuilder 〜EclipseとSceneBuilder連携~

Java Basic一覧

1. Java Basic Level 1 〜Hello Java〜
2. Java Basic Level2 〜Arithmetic Calculate〜
3. Java Basic Level3 〜About String class〜
4. Java Basic Level 4〜Boolean〜
5. Java Basic Level 5〜If Statement〜
6. Java Basic Summary from Level1 to 5
7. Java Basic Level 6 〜Traning of If statement〜
8. Java Basic Level8 〜How to use for statement〜
9. Java Basic Level 8.5 〜Array〜
10. Java Basic Level 9〜Training of for statement〜
11. Java Basic Level 10 〜While statement 〜
12. Java Basic Swing〜オブジェクト指向〜
13. Java Basic Swing Level 2〜オブジェクト指向2〜
14. サンプル実装〜コンソールゲーム〜
15. Java Basic インターフェース・抽象クラスの作り方
16. Java Basic クラスとは〜Step2_1〜
17. Java Basic JUnit 〜テストスイートの作り方〜

Git関連

1. Java Git clone in Eclipse 〜サンプルの取得〜
2. Eclipse Gitリポジトリの取得 〜GitからソースをPullしよう〜
3. IntelliJ IDEA Git〜Gitリポジトリからクローン〜

JavaFX関連ページ

1. Eclipse SceneBuilderを追加する
2. JavaFX SceneBuilder 〜EclipseとSceneBuilder連携~
3. JavaFX SceneBuilder〜ボタンにメソッドを割り当てるワンポイント〜
4. Java プロコンゲーム 〜見た目の作成(SceneBuilderの使用)〜

ステップアップ関連ページ一覧

1. Java 初めてでも大丈夫〜ステップアッププログラミングのススメ〜
2. ステップアッププログラミング〜Java FxでHelloWorld解説〜
3. Java StepUpPrograming〜JavaFX で四則計算〜
4. Java StepUpPrograming〜JavaFXで画面切り替えを作る1〜
5. ツイート