月: 2017年11月

前回のまとめ

• メソッドの定義・利用（呼び出し）について
  • C言語とだいたい同じ
  • メソッドが所属するクラスのフィールドにアクセス（読み・書き）できる。
  • メソッドが所属するクラスのメソッドを呼び出すことができる。
  • 他のインスタンスのメンバーは「インスタンス名.メンバー名」で使える。
• 課題の解答例: MedicalRecord.java（48〜56行目）

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パッケージ(2): 他のパッケージの利用・アクセス修飾子

他のパッケージに所属するクラスの利用方法とアクセス修飾子の機能について確かめよう。

1. パッケージ「d00000.lecture06」を作成する。
2. そこにMain1クラスを作成する。
3. Main1クラスにmainメソッドを作成する。

最終的なソースコード: Main1.java

他のパッケージに所属するクラスを直接使うにはクラス名の前に「パッケージ名.」をつける（9行目）。

d00000.lecture05.MedicalRecord mr1 = new d00000.lecture05.MedicalRecord();

import文を使うと「パッケージ名.」を省略することができる（3行目）。

import d00000.lecture05.MedicalRecord;

この場合、単に「MedicalRecord」と書いた場合は「d00000.lecture05.MedicalRecord」として扱われる。同じ名前のクラスを複数使いたい場合は、パッケージ名を省略できるのは1つだけ。ちなみに、import文なしでパッケージ名を省略した場合は、同じパッケージのものを指す。

注意: 教科書の説明だと、import文を使わないと他のパッケージのクラスが使えないように読めるが、ここで確かめたように、そうではない。import文は単に他のパッケージのクラスを利用するときの「パッケージ名.」を省略できるようにする、という機能である。C言語の#includeとは全然違う。

他のパッケージで使えるクラスは、classの前に「public」というアクセス修飾子がついていなければならない。また、インスタンス化ができたとしても、その中のメンバーにも適切なアクセス修飾子がついていなければならない。「クラスにつくアクセス修飾子」と「メンバーにつくアクセス修飾子」の2種類があることに注意しよう。

クラスの基礎(3): コンストラクタ（メソッドの一種）

メソッドを追加して、MedicalRecordクラスをもっと「使える」クラスにしていこう。

1. d00000.lecture06にMain2クラスを作成する。
2. Main2クラスにmainメソッドを作成する。
3. d00000.lecture05のMedicalRecord.javaをd00000.lecture06にコピーする（前回と同じくリファクタリングコピーを使う）。

最終的なソースコード: Main2.java、MedicalRecord.java

これまでの利用の仕方を確認していこう（Main2.java: 5〜11行目）。8〜10行目をコメントアウト（コメントにすること）して実行してみよう。このようにフィールドをセットし忘れたりするとおかしな動作をすることがある。クラスの設計については色々な考え方があるが、ここでは、「セットしやすいように工夫する」とか「セットし忘れても大丈夫なようにする」といった考え方で改良してみよう。

まずは、フィールドをセットする専用のメソッドを用意してみよう（Main2.java: 15行目、MedicalRecord.java: 58〜68行目）。これを使うことで、3つのフィールドを1行でセットできる。thisについては教科書の110ページを参照すること。メソッドの引数とフィールドの名前が被った場合、メソッドの本体では引数の方が優先して使われる。このような名前が被った状態でフィールドの方を使うためには「this.」をつけてフィールドの方であることを示す必要がある。また、表示する文字列を作るメソッドも用意しよう（Main2.java: 16行目、MedicalRecord.java: 70〜78行目）。これでだいぶシンプルになった。

次は、インスタンス化したら、デフォルトで値を設定するということを考えよう。これにはコンストラクタ（constructor）というちょっと特殊なメソッドを追加することで実現することができる。コンストラクタは、インスタンス化のタイミングで自動的に実行されるメソッドで、次のようにして定義したメソッドがコンストラクタにとして扱われる。

• メソッド名はクラス名と同じにする。
• メソッドの戻り値（返り値）の型は記述しない。

まずは引数なしのコンストラクタを追加しよう（MedicalRecord.java: 80〜91行目）。いつものようにインスタンス化する（Main2.java: 19行目）と、このコンストラクタが実行される。最初はMedicalRecord.javaの85行目はコメントを外して、コンストラクタが実行されたことを確認しよう。

次に、引数ありのコンストラクタを追加しよう（MedicalRecord.java: 93〜104行目）。これを使えば、任意の値をインスタンス化の時に設定することができる（Main2.java: 23行目）。

コンストラクタを作ると、配列を作成することも簡単になる（Main2.java: 26〜30行目）。また、任意の値とともインスタンス化することができるので、名前をつけずにインスタンス化し、そのメソッドを実行するなんてことにも利用しやすくなる（Main2.java: 33行目）。

コンストラクタにまつわるハマりどころ

実は、インスタンス化にはコンストラクタが絶対に必要。

今まで、コンストラクタを定義してなかったのにインスタンス化ができていたのはなぜか？ コンストラクタを1つも定義しないと、デフォルトコンストラクタが作成される。これがインスタンス化に使われる。

ハマりどころ: コンストラクタを1つでも定義すると、デフォルトコンストラクタは作成されない。引数ありのコンストラクタだけを定義した場合、引数なしの形でインスタンス化することができない。

前回のまとめ

• パッケージ（教科書P.164〜）
  • クラスをひとまとめにしたもの
  • パッケージが違えば名前のクラスでも同時に存在できる
• クラスの基礎（教科書P.66〜）
  • 「フィールド」と「メソッド」で構成され（それ以外のものは無い）、それらを「メンバー」という。
  • クラスは「設計図」。そのままでは使えない。「実体（インスタンス）」を作る必要がある（「クラスは設計図」という比喩だけでは説明できない機能があることに注意）。　
  • 教科書ではインスタンスではなく「オブジェクト」という言葉を使っているが、「オブジェクト」は文脈によって意味が違ったりするので、本講義では「インスタンス」という言葉を使う。
  • インスタンス化（インスタンスを作ること）にはnew演算子を使う。

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準備

• パッケージ「d00000.lecture05」を作成する。
• 前回作ったMedicalRecord.javaを右クリックしてコピーする。
• 今回作ったパッケージを右クリックして、貼付け→リファクタリング コピー→リファクタリングを選択する（パッケージ宣言を変更してコピーが行われる）。
• 今回作ったパッケージにMainクラスを作成し、さらにmainメソッドを作成する。

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メソッドの定義・利用（呼び出し）

MedicalRecordクラスにメソッドを追加しよう。

注: クラスやフィールドにアクセス修飾子の「public」が追加されている。解説は次回。

• メソッドの定義
  • アクセス修飾子（public、private、protected、無し）
  • 戻り値（返り値）の型（戻り値がない場合はvoid）
  • メソッド名
  • 引数（型と引数名のペア）が0個以上
  • 本体
    • return文（本体の実行を終了し呼び出し元に値を返す）
• メソッドが所属するクラスのフィールドにアクセス（読み・書き）できる。
• メソッドが所属するクラスのメソッドを呼び出すことができる。
• 他のインスタンスのメソッドを呼び出すときは次のよう記述する。
  インスタンス名.メソッド名(引数)

前回のまとめ

• 配列を作成するにはnew演算子を使い、次のように書く。
  double[] weight = new double[3];
  あとはC言語と大体同じ。
• 配列の宣言と同時に初期化も行う場合は次のように書く。
  double[] height = {181.2, 167.5, 175.0};
• メソッドはC言語の関数と大体同じ。
  • 戻り値（返り値）の型
  • メソッド名
  • 引数（引数の型と引数名）
  • return文

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パッケージ

• プログラミングでは、名前をつける作業が沢山ある。クラス名、フィールド名、メソッド名、インスタンス名（変数名）、等々。これらの名前を適切につけることはわかりやすいプログラムを書くことにおいて非常に重要。
• 名前がかぶると困る。
• 名前空間（Namespace）
• Java言語における名前空間の仕組み: パッケージ
• パッケージ名はユニーク（一意）なものをつける。ドメイン名を逆から記述するのが慣例。
• 今回は「ユーザ名.lesson04」

NetBeansでパッケージを作る

ソースパッケージを右クリックして新規、Javaパッケージを選択する。

パッケージ名を入力。場所がソースパッケージになっていることを確認する。

ソース・パッケージの下にできていることを確認する。

パッケージに対応してフォルダ（ディレクトリ）ができていることを確認する。

クラスとは

• データと処理をまとめたもの（教科書）
• 構造体に関数がついたもの（C言語がきちんとわかっている人向けの説明）
• 型の定義
• etc..

クラスはフィールドとメソッドで構成される。例えば、下図は、フィールド2つ、メソッド2つを持つクラスを表す。

クラスの基礎(1): フィールド

カルテ（medical record）を表すクラスを作ろう。今回は、先ほど作ったパッケージに所属させる。パッケージを右クリックして作成する。パッケージが指定されていることを確認する。

MedicalRecord.java

ポイント:

• パッケージ宣言（1行目）
• フィールドが3つだけのクラス

前回のプログラムでは、体重と身長を別の変数（配列）で管理していたが、同じ人のデータを1つのクラスで表すことができるようになる！

実際に、これを使ってBMIを計算するプログラムを作る。mainメソッドを持つMainクラスを作成しよう。先ほどと同様にパッケージに所属させる。

Main.java

ポイント:

• パッケージ宣言（1行目）
• クラスを実際に使う（インスタンスを作る）には、new演算子を使う。
  MedicalRecord mr1 = new MedicalRecord();
• フィールドにアクセスするには「インスタンス名.フィールド名」とする。
  mr1.name = "たろう";
• 配列の作成も同様。
  MedicalRecord[] mrArray = new MedicalRecord[3];
  ただし、これは、MedicalRecordが3つ入る配列を作る、というだけなので、それぞれの要素がインスタンス化されているわけではないことに注意！

前回のまとめ

• 数値を表す変数の型はC言語と大体同じ。
• 整数はintを、実数はdoubleを使っておけば大抵は問題ない。
• boolean型:
  • 真偽を表し、取りうる値は「true」か「false」の2つだけ。
  • C言語にはない型。C言語では0を偽、それ以外を真として扱っている。
  • if文等で使う。
  • 「==」、「>」、「<」等は演算子でboolean型を返す。例えば
    boolean a = (1 == 2);
    のaはfalseになる。
• 制御構文（if else、for、while等）はC言語と大体同じ。

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オブジェクト指向プログラミング

オブジェクト指向プログラミング（object-oriented programming, OOP）というプログラミングにおける考え方がある。これは、プログラムの組み方をオブジェクト（モノ）を中心にしよう（そうすることによって効率よくプログラムを作成することができる）という考え方である。JavaはOOPに基づいてプログラミングするための機能をサポートしたオブジェクト指向プログラミング言語（object-oriented programming language, OOPL）である。

注意: （特に日本においては）オブジェクト指向プログラミングのことを単に「オブジェクト指向」という言葉で扱い「オブジェクト指向分析設計」、「オブジェクト指向モデリング」といったものまでひっくるめてしまっている場合がある。単に「オブジェクト指向」と書かれているときは何を指しているか注意して読むこと。

ここでは（次回のOOPの解説の前提として）OOP的ではないプログラムとして、BMIを計算するプログラムを作成する。

• ソースコード: BodyMassIndex.java
• ポイント:
  • Javaにおける配列の使い方（C言語との違い）
  • メソッド（C言語における関数）
  • 「static」について