Java超｜オブジェクト生成とコンストラクタの関係

Java超｜オブジェクト生成とコンストラクタの関係

戦士は生まれた瞬間に、最初の状態が整えられる。コンストラクタが分かると、オブジェクト生成の流れがぐっと見やすくなります。

これまで、クラスの中にはフィールドやメソッドを用意できることを学んできました。

フィールドは、オブジェクトが持つ情報です。
メソッドは、オブジェクトが行う処理です。

ドラゴンボールの世界観でたとえると、サイヤ人戦士という設計図の中に、戦闘力や気の量といった情報を持たせ、状態を表示する動きも用意しておくようなものです。

ただ、実際にオブジェクトを作るときには、ひとつ大切なことがあります。

それは、作られた直後のオブジェクトがどんな状態になっているのか、という点です。

何も初期設定されていないままだと、その戦士がどんな状態で登場したのかが分かりにくくなります。

そこで使うのが、コンストラクタです。

コンストラクタは、オブジェクトが作られた瞬間に自動で動く特別なしくみです。

ドラゴンボールでたとえると、新しい戦士が登場した瞬間に、戦闘力や気の量の初期値を整え、登場の合図を出すような処理です。

コンストラクタを理解すると、オブジェクト生成と初期化が、実はひとつの流れとしてつながっていることが見えてきます。

コンストラクタはオブジェクト作成時に自動で動く

コンストラクタは、クラスの中に書く特別な処理です。

見た目はメソッドに少し似ています。
でも、役割はメソッドとははっきり違います。

いちばん大きな特徴は、オブジェクトが作成されたときに自動で実行されることです。

普通のメソッドは、必要なときに自分で呼び出します。

たとえば、状態を表示したいときは、次のように show() を呼び出します。

goku.show();

これは、自分で呼び出している処理です。

一方で、コンストラクタは次のように new を使ってオブジェクトを作ったときに、自動で実行されます。

Saiyan goku = new Saiyan();

この1行で、Saiyan オブジェクトが作られます。
そして、その瞬間に Saiyan クラスのコンストラクタが動きます。

ドラゴンボールでたとえると、新しい戦士が修行場や戦場に現れた瞬間、最初の戦闘力や気の量を整える準備処理が自動で行われるようなものです。

ドラゴンボールでたとえると、登場時の初期設定

コンストラクタは、戦士が生まれた瞬間の初期設定だと考えると、とても分かりやすいです。

たとえば、新しい戦士を1人作ったとします。

そのとき、何も決まっていない状態では困ります。

戦闘力は最初に 0 にしておく。
気の量は最初に 0.0 にしておく。
戦士を作成しました、と表示して登場を知らせる。

こうした処理を、オブジェクト作成時に自動で行えるのがコンストラクタです。

コンストラクタは、あとから任意に使う技というより、戦士が登場した瞬間に必ず発動する準備処理です。

この感覚を持つと、メソッドとの違いも見えやすくなります。

図：コンストラクタの自動実行

この図が示していること

この図は、Saiyan クラスという設計図から、new Saiyan() によって goku オブジェクトが作られる流れを表しています。

このとき、オブジェクトが作られるだけではなく、Saiyan() というコンストラクタも自動で実行されます。
その結果、goku オブジェクトは power = 0、kiEnergy = 0.0 という初期値を持った状態で完成します。

ここで大切なのは、コンストラクタはあとから手動で使う処理ではなく、オブジェクト生成とセットで働く初期化のしくみだということです。

コンストラクタはメソッドに似ているけれど別物

コンストラクタは、見た目がメソッドに少し似ています。

しかし、次の2つが大きく違います。

1つ目は、名前が必ずクラス名と同じであることです。
2つ目は、戻り値の型を書かないことです。

たとえば、Saiyan クラスのコンストラクタなら、名前も Saiyan になります。

public Saiyan()
{
    power = 0;
    kiEnergy = 0.0;
    System.out.println("戦士を作成しました。");}

ここで注目するところは、次の2つです。

普通のメソッドなら、戻り値がない場合は void を書きます。

public void show()

しかし、コンストラクタには void を書きません。

ここを間違えて public void Saiyan() のように書くと、それはコンストラクタではなく、Saiyan という名前の普通のメソッドとして扱われてしまいます。

この違いを押さえておくと、コンストラクタをメソッドと混同しにくくなります。

コンストラクタの役割は初期化

コンストラクタの主な役割は、初期化です。

初期化とは、オブジェクトが作られた直後に、最初の状態を整えることです。

たとえば、Saiyan クラスなら、次のような初期設定が考えられます。

ドラゴンボールでたとえると、戦士が登場した直後に、まだ本格的な戦闘に入る前の基本状態を整えておくようなものです。

何も決まっていない戦士ではなく、最低限の状態を持った戦士として生まれる。
これがコンストラクタの大切な役割です。

さらに、初期化だけでなく、登場メッセージのような処理も書けます。

System.out.println("戦士を作成しました。");

このように、コンストラクタには「オブジェクトを作った瞬間に行いたい処理」をまとめて書けます。

コンストラクタの動きを確認する

実際のプログラムで、コンストラクタの動きを確認していきましょう。

ファイル名：Sample4.java

class Saiyan
{
    private int power;
    private double kiEnergy;

    public Saiyan()
    {
        power = 0;
        kiEnergy = 0.0;
        System.out.println("戦士を作成しました。");
    }

    public void show()
    {
        System.out.println("戦闘力は" + power + "です。");
        System.out.println("気の量は" + kiEnergy + "です。");
    }
}

class Sample4
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Saiyan goku = new Saiyan();
        goku.show();
    }
}

このプログラムでは、Saiyan クラスの中にコンストラクタがあります。

public Saiyan()
{
    power = 0;
    kiEnergy = 0.0;
    System.out.println("戦士を作成しました。");
}

この部分がコンストラクタです。

名前は Saiyan です。
クラス名と同じです。
戻り値の型は書かれていません。

new と一緒にコンストラクタが動く

main メソッドの中では、次の1行でオブジェクトを作っています。

Saiyan goku = new Saiyan();

この1行では、いくつかのことが連続して起きています。

ここで大切なのは、コンストラクタを別の行で呼び出していないことです。

たとえば、次のように書いているわけではありません。

goku.Saiyan();

コンストラクタは、new Saiyan() と書いた時点で自動的に動きます。

ドラゴンボールでたとえると、戦士が登場する瞬間に、初期状態を整える儀式が自動で発動するようなものです。

show() を呼ぶと初期化された値が見える

オブジェクトを作ったあと、次のように show() を呼び出しています。

goku.show();

show() は普通のメソッドです。

public void show()
{
    System.out.println("戦闘力は" + power + "です。");
    System.out.println("気の量は" + kiEnergy + "です。");
}

このメソッドは、現在の power と kiEnergy を表示します。

コンストラクタで次のように初期化しているため、

power = 0;
kiEnergy = 0.0;

show() を呼ぶと、初期化された値が表示されます。

実行結果は次のようになります。

戦士を作成しました。
戦闘力は0です。
気の量は0.0です。

この結果から、次の流れが分かります。

つまり、オブジェクトを作ったときにコンストラクタが先に動き、そのあとで show() が呼ばれています。

図：コンストラクタが自動で初期化を行う

この図が示していること

この図は、new Saiyan() によってオブジェクトが作られる瞬間に、コンストラクタ public Saiyan() が自動で実行される流れを表しています。

コンストラクタの中で power は 0、kiEnergy は 0.0 に設定されます。
その結果、右側の goku オブジェクトは、初期値を持った状態で完成します。

ここで大切なのは、コンストラクタはあとから手動で呼ぶ処理ではなく、オブジェクト生成とセットで動く初期化処理だということです。

コンストラクタは自分で自由に呼び出すものではない

メソッドは、自分で好きなタイミングに呼び出せます。

たとえば、show() は次のように呼び出します。

goku.show();

必要なときに何度でも呼び出せます。

しかし、コンストラクタはそのように使うものではありません。

コンストラクタは、new によってオブジェクトを作るときに自動で動きます。

そのため、コンストラクタの中には、オブジェクトが最初に持つべき状態を書きます。

今回なら、戦闘力を 0 にする、気の量を 0.0 にする、という処理が自然です。

ドラゴンボールでたとえると、戦士が登場した瞬間にだけ行う初期準備です。
戦闘中に何度も自由に使う通常の技とは、役割が違います。

フィールドにはもともと初期値がある

ここで、フィールドの初期値についても整理しておきましょう。

Javaでは、フィールドには型に応じた初期値が自動で入ります。

今回の Saiyan クラスでは、フィールドに int と double を使っています。

private int power;
private double kiEnergy;

int 型の power は、何もしなくても初期値として 0 を持ちます。
double 型の kiEnergy は、何もしなくても初期値として 0.0 を持ちます。

では、コンストラクタでわざわざ次のように書く意味がないのかというと、そうではありません。

power = 0;
kiEnergy = 0.0;

コンストラクタに書くことで、初期化の意図がはっきりします。

このクラスでは、作成時に戦闘力を 0、気の量を 0.0 にするのだと、コードを読む人に伝わります。

また、今回のようにメッセージを表示する処理も一緒に書けます。

System.out.println("戦士を作成しました。");

つまり、自動初期値があることと、コンストラクタで初期化を書くことは、少し役割が違います。

コンストラクタは作られた直後の状態を保証しやすい

コンストラクタの大きな価値は、オブジェクトが作られた直後の状態を整えやすいことです。

コンストラクタがなければ、オブジェクトを作ったあとに必要な設定を手動で行う必要があります。

すると、次のような問題が起きるかもしれません。

コンストラクタを使えば、オブジェクトを作った瞬間に初期化処理が必ず実行されます。

ドラゴンボールでたとえると、新しい戦士が登場するときに、最低限の身支度や状態確認が必ず行われるようなものです。

この「作られた直後の安心感」を作れることが、コンストラクタの強みです。

メソッドとの役割の違いを整理する

ここで、コンストラクタとメソッドの違いをもう一度整理しておきます。

Sample4.java では、次のように考えます。

Saiyan() は、オブジェクトを作るときに自動で動きます。
show() は、オブジェクトを作ったあと、必要なタイミングで呼び出します。

この違いが分かると、クラスの中で何をコンストラクタに書き、何をメソッドに書くべきかが見えやすくなります。

図：コンストラクタとメソッドの違い

この図が示していること

この図は、コンストラクタとメソッドの違いを比較しています。

コンストラクタはクラス名と同じ名前で、戻り値を書きません。
そして、new でオブジェクトを作ったときに自動で実行されます。

一方、メソッドは自由な名前をつけられ、void などの戻り値の型を書きます。
そして、必要なタイミングで自分で呼び出します。

ここから分かるのは、コンストラクタは作成時の初期化、メソッドは必要な処理の実行というように、役割が分かれていることです。

コンストラクタを学ぶと次の内容が理解しやすくなる

コンストラクタの基本が分かると、この先に出てくる内容も理解しやすくなります。

特に、次のような内容につながります。

今回の Sample4.java では、引数のないコンストラクタを使いました。

public Saiyan()

この形では、いつも同じ初期値でオブジェクトが作られます。

次の段階では、オブジェクトを作るときに名前や戦闘力を渡して、最初から具体的な値を持たせる形も学べます。

ドラゴンボールでたとえると、今回は「戦士を作ったら戦闘力0、気の量0.0で登場する」という基本形です。
次は「戦士を作るときに、名前や初期戦闘力も一緒に登録する」という形へ進んでいくイメージです。

いちばん大事な感覚

オブジェクト生成とコンストラクタの関係で大切なのは、次の感覚です。

ドラゴンボールでたとえると、コンストラクタは戦士が登場した瞬間に発動する初期準備です。

戦闘力を整える。
気の量を整える。
登場したことを知らせる。

こうした処理を、オブジェクト生成時に自動で行ってくれます。

この感覚がつかめると、コンストラクタはただの特別な文法ではなく、オブジェクトを正しい状態で生み出すための大切なしくみとして見えてきます。