先生と生徒の会話形式で理解しよう

生徒

「Javaを勉強し始めたのですが、オブジェクト指向という言葉が難しくて躓いています。クラスやインスタンスって一体何なんですか？」

先生

「確かにオブジェクト指向は初心者の方が最初にぶつかる壁ですね。簡単に言うと、プログラムを現実世界の『モノ』のように組み立てる考え方のことです。」

生徒

「モノ、ですか？具体的にクラスとインスタンスの関係をイメージする方法はありますか？」

先生

「例えば、車の『設計図』と、実際に道路を走っている『本物の車』の関係に例えると分かりやすいですよ。詳しく解説していきますね！」

1. オブジェクト指向の考え方とメリット

Javaの最大の特徴であるオブジェクト指向とは、データとその処理を一つの「オブジェクト（モノ）」としてまとめて扱うプログラミング手法です。なぜこのような考え方が必要なのでしょうか。それは、プログラムが大規模になればなるほど、どこで何をしているのかを管理するのが大変になるからです。

オブジェクト指向を採用することで、コードの再利用性が高まり、修正が必要な際も特定の部分だけを直せば済むようになります。開発効率が劇的に向上し、チームでの共同作業もスムーズになります。初心者の方は、まずは「複雑なものを整理して管理しやすくするための知恵」だと捉えておきましょう。

2. クラスとはプログラムの設計図

Javaにおける「クラス」は、オブジェクトを作るための「設計図」です。例えば、料理のレシピや、車の設計図、あるいは鯛焼きの「型」をイメージしてください。設計図そのものを使って走ることはできませんし、鯛焼きの型を食べることもできません。しかし、設計図があれば、同じ構造のものを何個でも作ることができます。

クラスには、そのオブジェクトが持つ「データ（属性）」と、そのオブジェクトができる「動作（振る舞い）」を定義します。Javaプログラミングの基本は、まずこの設計図を正しく書くことから始まります。

以下は、シンプルな車のクラスを定義するコードです。


public class Car {
    // 属性（フィールド）
    String color;
    int speed;

    // 振る舞い（メソッド）
    public void drive() {
        System.out.println(color + "色の車が時速" + speed + "kmで走ります。");
    }
}

3. インスタンスとは設計図から生まれた実体

クラスという「設計図」から作られた、メモリ上の具体的な実体のことを「インスタンス」と呼びます。車の設計図から、赤い車や青い車といった「実物」を作る作業が「インスタンス化」です。

Javaでは new 演算子を使ってインスタンスを生成します。クラスは一つでも、そこから何百、何千という異なる状態を持ったインスタンスを作り出すことが可能です。インスタンスごとに、色のデータやスピードのデータが個別に保持されるのが大きな特徴です。


public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // Carクラスのインスタンスを生成
        Car myCar = new Car();
        
        // インスタンスの属性に値をセット
        myCar.color = "赤";
        myCar.speed = 60;
        
        // インスタンスのメソッドを呼び出す
        myCar.drive();
    }
}


赤色の車が時速60kmで走ります。

4. メソッドでオブジェクトに命令を与える

メソッドは、オブジェクトが行う「処理」や「操作」をまとめたものです。先ほどの車の例では「走る（drive）」がメソッドにあたります。メソッドを呼び出すことで、そのオブジェクトに特定の命令を実行させることができます。

メソッドには、引数（ひきすう）として情報を渡したり、戻り値（もどりち）として結果を受け取ったりする仕組みがあります。これにより、一つのメソッドで多様なパターンに対応することが可能になります。Javaプログラミングにおいて、ロジックを記述する場所は主にこのメソッドの中になります。

5. フィールドとメソッドの関係性

クラスの内部には、「フィールド（変数）」と「メソッド」の二つの主要な要素があります。フィールドは「状態」を保持し、メソッドは「機能」を提供します。この二つがセットになっていることが、オブジェクト指向の「カプセル化」という概念にも繋がっていきます。

例えば、銀行口座クラスを考えてみましょう。フィールドには「残高」というデータがあり、メソッドには「預け入れ」や「引き出し」という処理があります。引き出しメソッドを実行すると、フィールドの残高が減るというように、メソッドがフィールドを操作することで、オブジェクトの状態が変化していくのです。


public class BankAccount {
    int balance = 0; // 残高

    // 預け入れメソッド
    public void deposit(int amount) {
        balance += amount;
        System.out.println(amount + "円預け入れました。現在の残高は" + balance + "円です。");
    }
}

6. コンストラクタで初期設定を行う

インスタンスが生成される瞬間に、自動的に実行される特別なメソッドを「コンストラクタ」と呼びます。オブジェクトが誕生する際に、あらかじめ決めておきたい設定（例えば、名前を付ける、初期値を代入するなど）を行うために非常に重要です。

コンストラクタ名は必ずクラス名と同じにするというルールがあります。これを使うことで、インスタンス化する際に必要な情報を強制的にセットさせることができ、設定漏れによるエラーを防ぐことができます。初心者の方は、まず「初期化のための儀式」と覚えておくと良いでしょう。


public class Person {
    String name;

    // コンストラクタ
    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void introduce() {
        System.out.println("私の名前は" + name + "です。");
    }
}

7. オブジェクト指向の三大要素とは

Javaのオブジェクト指向を深く理解するために避けて通れないのが、「カプセル化」「継承」「ポリモーフィズム（多態性）」の三大要素です。これらはプログラムをより頑丈に、そして柔軟にするための仕組みです。

「カプセル化」は内部のデータを勝手に書き換えられないように隠すこと、「継承」は既存のクラスを元に新しいクラスを作ること、「ポリモーフィズム」は同じ命令でも相手によって振る舞いを変えることを指します。これらを使いこなせるようになると、Javaの真の力を引き出すことができるようになります。

8. 継承を使ってプログラムを効率化する

「継承」は、あるクラスの機能を引き継いで、新しいクラスを定義する仕組みです。例えば、「動物」という基本クラスを作り、それを継承して「犬」や「猫」というクラスを作ることができます。これにより、共通の処理（食べる、寝るなど）を何度も書く必要がなくなり、コードがスッキリします。

Javaでは extends というキーワードを使って継承を表現します。親クラス（スーパークラス）の機能を子クラス（サブクラス）が受け継ぐことで、開発のスピードを上げ、変更にも強いプログラムを構築することが可能になります。


// 親クラス
class Animal {
    void eat() {
        System.out.println("食事をします。");
    }
}

// 子クラス
class Dog extends Animal {
    void bark() {
        System.out.println("ワンワン！");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Dog myDog = new Dog();
        myDog.eat();  // 親クラスのメソッドを使用
        myDog.bark(); // 自身のメソッドを使用
    }
}