Javaクラスとは？初心者でもわかる基本概念と使い方を解説！

本記事では初心者でも理解できるように、Javaクラスの基本概念とその使い方について丁寧に解説します。プログラミング初心者にとって難しく感じる「クラス」という概念を、具体例を交えながらわかりやすく説明します。この記事を読むことで、Javaのオブジェクト指向プログラミングの基礎をしっかり理解し、クラスを使ったプログラムの作成方法が身に付きます。これからJavaで本格的な開発を始めたい方にとって役立つ内容です。

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本記事の監修者：Zetto

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 Java(SpringBoot)
 Programming Dream編集長

クラスとは

Javaの世界に足を踏み入れると、すぐに「クラス」という言葉に出会います。実は、この「クラス」、プログラムを整理するための重要な仕組みです。難しそうに聞こえるかもしれませんが、例えるならばクラスはオブジェクト（モノ）を作るための「設計図」みたいなものです。

たとえば、家を建てるときは設計図が必要ですよね？その設計図に基づいて家が完成します。プログラムでも同じで、クラスという設計図があり、それを基にオブジェクトが作られます。オブジェクトには色んな情報や動作が詰まっていて、それを使ってプログラムが動く仕組みになっているんです。

クラスを使う理由

では、なぜクラスが重要なのか？それは、プログラムを効率よく、わかりやすく整理するためです。Javaのクラスを使うことで、同じコードを何度も書かずに済むし、他のプログラムでも簡単に再利用できるようになるんです。さらに、クラスを使うことでプログラム全体が見やすくなり、バグが発生したときも素早く修正できるメリットがあります。

Javaのクラスの具体的な例

例えば、「動物」というクラスを作ってみましょう。このクラスには、動物の名前や年齢を保存するためのフィールド（属性）と、「鳴く」や「歩く」といった動作を定義します。この設計図（クラス）をもとにして、「犬」や「猫」という具体的なオブジェクトを作成することができます。

class Animal {
    String name;
    int age;

    void speak() {
        System.out.println(name + "が鳴いています。");
    }
}

この例では、Animalクラスには名前と年齢のフィールドがあり、speak()メソッドを呼ぶとその動物が鳴くことをシミュレートできます。

Javaのクラスとオブジェクトの違いは？

オブジェクトとは？クラスとの関係を学ぼう

クラスが設計図だとしたら、オブジェクトはその設計図から作られる「実物」です。クラス自体は形のない概念ですが、クラスをもとに作成されるオブジェクトは、実際にプログラムで使う「モノ」そのものになります。

オブジェクトを作る「インスタンス化」を理解しよう

オブジェクトを作ることを「インスタンス化」と言います。Javaでは、newというキーワードを使ってインスタンス化を行います。このプロセスによって、クラスという設計図から実際のオブジェクトが作られ、特定の動作やデータを持つようになります。

Animal dog = new Animal();
dog.name = "犬";
dog.age = 5;
dog.speak();

このコードでは、dogというオブジェクトをAnimalクラスから生成し、speak()メソッドを実行すると「犬が鳴いています」と出力されます。クラスはただの設計図なので、そのままでは何も起こりませんが、オブジェクトが作られることで実際の動作が可能になるんです

Javaのクラスの作り方：基本のステップ

クラスを定義する基本の書き方

Javaでクラスを定義するのは驚くほど簡単です。まず「class」というキーワードを書いて、そのあとにクラス名を決めます。クラスの中にはフィールド（属性）やメソッド（動作）を定義します。この基本のパターンを覚えることで、どんなプログラムでもクラスを使って整理することができるようになります。

class クラス名 {
    // フィールド
    // メソッド
}

例えば、次のように「Person」というクラスを作成します。このクラスには、名前や年齢というフィールドを持たせ、挨拶するメソッドも追加します。

class Person {
    String name;
    int age;

    void greet() {
        System.out.println("こんにちは、" + name + "です。");
    }
}

実際のコードを見ながら学ぼう

それでは、実際にクラスを使ってオブジェクトを生成し、そのメソッドを呼び出してみましょう。

Person person = new Person();
person.name = "太郎";
person.age = 20;
person.greet();

このコードを実行すると、「こんにちは、太郎です。」という挨拶が出力されます。シンプルですが、これがJavaクラスの基本的な使い方です。

Javaのクラスの中身：フィールドとメソッドって何？

フィールド（変数）とは？クラスの中にデータを持たせよう

クラスの中に定義されるフィールドとは、クラスにデータを持たせるための「変数」のようなものです。このフィールドに、オブジェクトごとの名前や年齢といった具体的なデータが保存されます。

class Person {
    String name;
    int age;
}

このコードでは、Personクラスのオブジェクトごとに異なるnameやageを設定できます。nameフィールドには名前、ageフィールドには年齢が保存され、オブジェクトごとにその値が異なるため、プログラム内で異なる人を表現できます。

Javaのメソッドとは？クラスでできることを定義しよう

メソッドは、クラスに定義される動作を指します。クラスのオブジェクトに対して、何をさせるかを決めるのがメソッドの役割です。例えば、greet()というメソッドを使って、人に挨拶させることができます。

void greet() {
    System.out.println("こんにちは、" + name + "です。");
}

このメソッドを呼び出すことで、指定された名前の人が挨拶をする仕組みを作り上げることができるんです。

Javaのクラスをもっと便利に！継承とカプセル化を学ぼう

クラスを引き継ぐ「継承」を使ってみよう

継承は、あるクラスの機能を他のクラスで再利用するための機能です。これにより、すでに作成したクラスを基に、新しいクラスを作成することができます。たとえば、動物クラスを継承して犬や猫のクラスを作ることができます。

class Animal {
    String name;

    void speak() {
        System.out.println(name + "が鳴いています。");
    }

}

class Dog extends Animal {
    void run() {
        System.out.println(name + "が走っています。");
    }
}

このように、「Animal」クラスを基にして「Dog」クラスを作成し、新たな動作（run）を追加することができます。継承を使うことで、コードの再利用性が高まり、新しい機能を簡単に追加できるようになります。

カプセル化でデータを安全に守ろう

カプセル化は、クラスのデータを外部から直接アクセスできないようにし、保護するための手法です。外部からのアクセスを制限することで、データの誤操作や不正なアクセスを防ぐことができます。Javaでは、privateキーワードを使ってフィールドをカプセル化し、必要な場合はメソッドを通じてアクセスします。

class Person {
    private String name;
    private int age;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

このように、nameフィールドに直接アクセスすることはできませんが、getName()やsetName()メソッドを使って値を取得したり変更したりすることが可能です。

Javaのクラスを使った簡単なプログラムを作ってみよう

実際にクラスを使ったプログラムを作成し、クラスの役割や使い方を理解してみましょう。以下は、BankAccountクラスを使って簡単な銀行口座の管理を行うプログラムです。

class BankAccount {
    private int balance;

    public BankAccount(int initialBalance) {
        balance = initial
    
    balance = initialBalance;
    }

    public void deposit(int amount) {
        balance += amount;
        System.out.println("入金額: " + amount + "円");
    }

    public void withdraw(int amount) {
        if (balance >= amount) {
            balance -= amount;
            System.out.println("出金額: " + amount + "円");
        } else {
            System.out.println("残高不足です。");
        }
    }

    public void showBalance() {
        System.out.println("現在の残高: " + balance + "円");
    }

}

このサンプルでは、BankAccountクラスを使って、銀行口座の残高を管理しています。depositメソッドでお金を入金し、withdrawメソッドで出金、showBalanceメソッドで残高を表示します。実際に、このクラスを使ったコードは次のようになります。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        BankAccount myAccount = new BankAccount(10000);
        myAccount.showBalance();

        myAccount.deposit(5000);
        myAccount.showBalance();

        myAccount.withdraw(2000);
        myAccount.showBalance();
    }

}

このコードを実行すると、口座の入出金が行われ、残高が更新されます。シンプルな例ですが、クラスを使ってデータと操作を整理する方法がわかるはずです。

Javaのよくあるエラーとその原因

Javaでクラスを扱う際、初心者がよく遭遇するエラーにはいくつかの典型的なものがあります。これらを事前に理解しておくことで、プログラムのデバッグがスムーズに進むはずです。

NullPointerException

オブジェクトをインスタンス化せずに使おうとすると、このエラーが発生します。これは、クラスからオブジェクトを作成せずに、フィールドやメソッドにアクセスしようとしたときに起こるものです。

Person person = null;
person.greet(); // ここでNullPointerExceptionが発生

このエラーを避けるためには、オブジェクトが正しくインスタンス化されているか確認する必要があります。

ClassNotFoundException

クラスファイルが存在しない、または指定されたクラス名が間違っていると発生するエラーです。特に、プロジェクトのファイルパスが正しく設定されていない場合などに起こりがちです。

Syntax Error

コードの書き間違い、特に{}や;の閉じ忘れなど、基本的な文法ミスが原因で発生します。エディタが赤い警告を表示してくれることが多いので、注意深くチェックすることが大切です。

解決方法を知ってスムーズに学ぼう

エラーに出くわした際、まずはエラーメッセージをよく読みましょう。多くの場合、エラーの種類と発生箇所が示されるので、その情報を基に問題を解決していくことが重要です。また、インターネットやフォーラムで似たようなエラーを検索するのも良い手段です。プログラミングは試行錯誤の連続ですので、エラーを恐れずに学んでいきましょう。

まとめ

Javaのクラスについて学ぶことで、プログラムの設計がぐっと効率的になります。クラスの概念から、オブジェクト指向プログラミングの基本的な仕組みまで、初心者でもしっかりと理解できる内容を網羅してきました。実際に手を動かしてコードを書きながら、クラスの仕組みを体感してみてください。Javaの世界がますます楽しくなること間違いなしです！

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