クラスの定義とインスタンスの使用の要点と練習問題 - Java Silver SE 17

クラスの定義とインスタンスの使用の要点

内容の確認日: 2026-10-04

この分野は出題項目が 7 つと多く、Silver の中でも特に範囲の広い分野です。Bronze で学んだクラス・コンストラクタ・static に加えて、初期化の順番、オーバーロードの解決規則、protected を含むアクセス修飾子、そして Java SE 16 で正式に入った instanceof のパターン・マッチングとレコードが問われます。

出題項目は「Java クラスの定義とインスタンス化とオブジェクトのライフサイクル」「メソッドとコンストラクタの作成」「メソッドのオーバーロード」「static 変数と static メソッド」「アクセス修飾子の使用」「instanceof のパターン・マッチング」「レコード・クラスの作成と使用」です。

オブジェクトのライフサイクルとガベージコレクション

new で作ったオブジェクトは、どの変数からも (たどれる参照の連鎖からも) 参照されなくなると、ガベージコレクションの対象になります。対象になったオブジェクトがいつ回収されるかは JVM が決めるので、プログラムからは分かりません。System.gc() も回収を要求するだけです。

試験では、参照の代入を 1 行ずつ追って「この時点で対象になるオブジェクトはいくつか」を答える問題が出ます。変数ごとに「どのオブジェクトを指しているか」を矢印で書き、どこからも矢印が来ていないオブジェクトを数えましょう。

Java

1Item a = new Item("1");   // a → (1)2Item b = new Item("2");   // b → (2)3b = a;                    // b → (1)。(2) は参照されなくなり、対象になる4a = null;                 // (1) はまだ b から参照されている

初期化子とコンストラクタの実行順

クラスの中に直接書いた { } をインスタンス初期化子、static { } を static 初期化子と呼びます。実行の順番は次のとおりです。

1. static 初期化子と static 変数の初期化: クラスが最初に使われるときに 1 回だけ、書いた順に実行 2. インスタンス変数の初期化とインスタンス初期化子: new のたびに、書いた順に実行 3. コンストラクタの本体

Main.java

1class Sample {2    static {3        System.out.println("static 初期化子");4    }56    int x = init("フィールドの初期化");78    {9        System.out.println("インスタンス初期化子");10    }1112    Sample() {13        System.out.println("コンストラクタ");14    }1516    static int init(String s) {17        System.out.println(s);18        return 1;19    }20}2122public class Main {23    public static void main(String[] args) {24        System.out.println("main 開始");25        new Sample();26        new Sample();27    }28}

ターミナル

$ java Main
main 開始
static 初期化子
フィールドの初期化
インスタンス初期化子
コンストラクタ
フィールドの初期化
インスタンス初期化子
コンストラクタ

static 初期化子は Sample を最初に使った時点 (1 回目の new) で 1 回だけ実行され、main の開始より後になる点に注目してください。

可変長引数とオーバーロードの解決

int... nums のような可変長引数は、メソッドの中では int[] として扱われます。引数なしで呼ぶと要素数 0 の配列になります。可変長引数は、引数リストの最後に 1 つだけ置けます。

オーバーロードされたメソッドのどれが呼ばれるかは、次の順で決まります。上の段階で見つかれば、下の段階は検討されません。

1. 型が完全に一致するもの 2. プリミティブ型の拡大変換 (int → long など) で呼べるもの 3. オートボクシング (int → Integer など) で呼べるもの 4. 可変長引数で呼べるもの

Main.java

1public class Main {2    static void call(long n) {3        System.out.println("long");4    }56    static void call(Integer n) {7        System.out.println("Integer");8    }910    static void call(int... n) {11        System.out.println("int... (" + n.length + ")");12    }1314    public static void main(String[] args) {15        call(1);16        call(Integer.valueOf(1));17        call(1, 2);18        call();19    }20}

ターミナル

$ java Main
long
Integer
int... (2)
int... (0)

call(1) には int に完全一致するメソッドがないので、拡大変換の long 版が、ボクシングの Integer 版より優先されます。また、null を渡すと、String 版と StringBuilder 版のように継承関係のない参照型のオーバーロードがある場合は、どちらとも決められずコンパイルエラーになります。

`static` メンバー

static 変数・static メソッドはクラスに属します。変数.メソッド() のように参照変数を通して書いても、コンパイラは変数の型から クラス名.メソッド() として呼び出します。そのため、変数が null でも static メソッドは呼べてしまいます。

Main.java

1class Counter {2    static int total = 0;34    static void add() {5        total++;6    }7}89public class Main {10    public static void main(String[] args) {11        Counter c = null;12        c.add();13        Counter.add();14        System.out.println(Counter.total);15    }16}

ターミナル

$ java Main
2

static メソッドの中では this が使えず、インスタンス変数・インスタンスメソッドを名前だけで使うこともできません (コンパイルエラー)。使いたいときは、インスタンスを作って obj.count のように指定します。

アクセス修飾子

アクセス修飾子は 4 段階で、公開範囲の広い順に次のとおりです。

・public: すべてのクラス・protected: 同じパッケージのクラスと、別パッケージのサブクラス ・修飾子なし (パッケージ・プライベート): 同じパッケージのクラスだけ・private: 同じクラスの中だけ

protected で注意したいのは、別パッケージのサブクラスからアクセスできるのは「継承した自分 (やそのサブクラス) のメンバー」としてだけ、という点です。サブクラスの中でも、new で作った親クラスのインスタンスの protected メンバーにはアクセスできません。

トップレベルのクラス (ファイルの一番外側のクラス) に付けられるのは、public か修飾子なしだけです。private や protected は付けられません。

`instanceof` のパターン・マッチング

Java SE 16 からは、obj instanceof String s のように型の後ろに変数名を書くと、obj が String なら true になり、同時に String 型にキャストした値が変数 s に入ります (パターン変数)。キャストを別に書く必要がありません。

パターン変数が使えるのは、instanceof が true だと確定している場所だけです。&& の右側や、if のブロックの中では使えます。if (!(o instanceof Integer i)) return ...; のように否定して先にメソッドを抜けた場合は、if 文の後ろで使えます。

Main.java

1public class Main {2    static String describe(Object o) {3        if (o instanceof String s && !s.isEmpty()) {4            return "文字列: " + s.length() + " 文字";5        }6        if (!(o instanceof Integer i)) {7            return "その他";8        }9        return "整数: " + (i * 2);10    }1112    public static void main(String[] args) {13        System.out.println(describe("Java"));14        System.out.println(describe(21));15        System.out.println(describe(""));16        System.out.println(describe(3.0));17    }18}

ターミナル

$ java Main
文字列: 4 文字
整数: 42
その他
その他

|| の右側は、左側が false のとき (つまり instanceof が成り立たなかったとき) に評価されるので、パターン変数は使えません。

Main.java

1public class Main {2    public static void main(String[] args) {3        Object o = "x";4        if (o instanceof String s || s.isEmpty()) {5            System.out.println("ok");6        }7    }8}

ターミナル

$ javac Main.java

コンパイルエラー (4 行目): || の右側では、パターン変数 s が使えない

レコード・クラス

Java SE 16 からのレコードは、値をまとめて持つだけのクラスを簡潔に書くための仕組みです。record Point(int x, int y) { } と書くと、次のものが自動で作られます。

・private final のフィールド x と y ・すべての値を受け取るコンストラクタ (カノニカル・コンストラクタ) ・値を返すアクセサメソッド x() と y() (getX() ではない) ・値で比較する equals・hashCode と、Point[x=1, y=2] の形の toString

引数リストを省略したコンパクト・コンストラクタ (Point { ... }) を書くと、引数の値をチェックしたり調整したりできます。最後に、引数の値が自動でフィールドに代入されます。

Main.java

1record Point(int x, int y) {2    Point {3        if (x < 0) x = 0;4    }56    int sum() {7        return x + y;8    }9}1011public class Main {12    public static void main(String[] args) {13        Point p = new Point(-5, 3);14        System.out.println(p);15        System.out.println(p.x() + " " + p.sum());16        System.out.println(p.equals(new Point(0, 3)));17    }18}

ターミナル

$ java Main
Point[x=0, y=3]
0 3
true

レコードは暗黙的に java.lang.Record を継承した final クラスです。そのため extends は書けず、サブクラスも作れません (インタフェースの implements はできます)。また、インスタンスフィールドを追加で宣言することはできません (static フィールドは可)。フィールドは final なので、作った後で値を変えることもできません。

試験でよくある引っかけ

static 初期化子の実行回数
static 初期化子は、クラスが最初に使われたときに 1 回だけ実行されます。インスタンス初期化子は new のたびに、コンストラクタより先に実行されます。
オーバーロードの優先順位
完全一致 → 拡大変換 → ボクシング → 可変長引数の順です。call(1) は Integer 版より long 版が選ばれます。
null 参照からの static メソッド
Counter c = null; c.add(); は、add が static なら例外にならず実行されます。
protected と別パッケージ
別パッケージのサブクラスからは、継承したメンバーとしてだけ protected にアクセスできます。
パターン変数のスコープ
o instanceof String s || s.isEmpty() はコンパイルエラーです。&& の右側なら使えます。
レコードのアクセサ名
record Point(int x, int y) のアクセサは x() と y() です。getX() は自動では作られません。

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出典・参考

コード例は、試験の対象バージョンで実際にコンパイル・実行して結果を確認しています。

クラスの定義とインスタンスの使用

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