オブジェクト指向の4つの基本要素とは？Java初心者向けにやさしく解説

新人と先輩の会話形式で理解しよう

新人

「Javaを勉強していると、オブジェクト指向って言葉が何度も出てきますけど、正直よく分からなくなってきました。」

先輩

「Javaではオブジェクト指向が基本の考え方だからね。ここを理解すると、クラスや設計の意味が分かりやすくなるよ。」

新人

「しかも、オブジェクト指向には4つの基本要素があるって聞きました。」

先輩

「そうだね。まずは、そもそもオブジェクト指向が何なのかから整理していこう。」

1. オブジェクト指向とは何か？超初心者向けの説明

オブジェクト指向とは、プログラムを処理の流れだけで考えるのではなく、モノを中心に考えて組み立てていく考え方です。 Javaは、このオブジェクト指向を前提として作られたプログラミング言語です。

現実の世界では、人、商品、注文、画面など、それぞれ役割を持った存在が集まって成り立っています。オブジェクト指向では、こうしたモノをそのままプログラムの中で表現します。

Javaでは、このモノを表現するためにクラスを使います。クラスは設計図のようなもので、どんな情報を持ち、どんな動きをするのかを定義します。そして、その設計図から作られた実体がオブジェクトです。


public class User {
    String name;
    int age;
}

このクラスは「ユーザー」というモノを表しています。名前と年齢という情報を持つ存在として設計されています。これが、Javaにおけるオブジェクト指向の最も基本的な形です。


public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        User user = new User();
        user.name = "山田";
        user.age = 20;
    }
}

このように、クラスから作られた実体がオブジェクトです。 Javaのオブジェクト指向では、プログラムはオブジェクト同士が役割を分担して動くことで成り立っています。初心者のうちは、この考え方に慣れることが重要です。

2. なぜJavaではオブジェクト指向が重要なのか

Javaでオブジェクト指向が重要とされる理由は、プログラムを分かりやすく、長く使い続けられる形で書けるからです。 Javaは業務システムやWebアプリケーションなど、規模が大きくなりやすい開発でよく使われます。

規模が大きくなると、処理を一か所にまとめた書き方では管理が難しくなります。どこに何が書いてあるのか分からなくなり、修正のたびに別の部分が壊れてしまうこともあります。

オブジェクト指向では、役割ごとにクラスを分けて設計します。その結果、プログラム全体の構造が整理され、読みやすく、修正しやすくなります。 Javaがオブジェクト指向を強く採用しているのは、この点を重視しているからです。


public class Calculator {
    public int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }
}

このクラスは計算という役割だけを担当しています。 Javaでは、このように役割を明確に分けることで、コードの見通しを良くします。これが、Javaとオブジェクト指向の相性が良い理由です。

3. オブジェクト指向の4つの基本要素がある理由

オブジェクト指向には、カプセル化、継承、多態性、抽象化という 4つの基本要素があると言われています。 Javaの設計や書き方は、すべてこの4つの考え方を土台にしています。

なぜ4つの基本要素が必要なのかというと、オブジェクト指向をただの考え方で終わらせず、実際のプログラム設計に活かすためです。それぞれの要素には、プログラムを安全で分かりやすく保つ役割があります。

例えば、情報を勝手に変更されないようにする仕組みや、共通の処理をまとめる仕組みなどは、 Javaの開発では欠かせません。こうした問題を解決するために、オブジェクト指向の基本要素が整理されています。

Java初心者の段階では、まず「オブジェクト指向には4つの基本要素があり、それぞれが役割を持っている」という点を理解することが大切です。これを意識することで、 Javaのクラス設計が少しずつ見えてくるようになります。

4. カプセル化とは何かを現実世界の例で考える

カプセル化とは、オブジェクトが持つ情報や処理を、外部から直接触れないように守る考え方です。 Java オブジェクト指向カプセル化という言葉を聞くと、難しそうに感じるかもしれませんが、現実世界ではとても身近な考え方です。

例えば、銀行口座を考えてみてください。私たちは残高を確認したり、お金を引き出したりできますが、口座の中身を直接書き換えることはできません。必ず決められた手続きや操作を通して利用します。これがカプセル化の考え方です。

Javaでは、フィールドを直接操作させず、必要な操作だけをメソッドとして公開することで、データを安全に扱えるようにします。これにより、不正な値の代入や、想定外の使われ方を防ぐことができます。


public class Account {
    private int balance;

    public void deposit(int amount) {
        balance += amount;
    }

    public int getBalance() {
        return balance;
    }
}

この例では、残高という情報は外部から直接触れないようにしています。残高を変更できるのは、 depositメソッドを通した場合だけです。これにより、プログラムの安全性が高まります。

初心者がよくやってしまうのが、すべての情報を自由に触れる状態にしてしまうことです。カプセル化を意識することで、 Javaのクラスは壊れにくくなり、保守しやすい設計になります。

5. 継承とは何かとJavaで必要とされる理由

継承とは、あるクラスの特徴を引き継いで、新しいクラスを作る仕組みです。 Java オブジェクト指向継承は、共通する処理や情報をまとめるために使われます。

現実世界で考えると、人という存在がいて、そこから学生や社会人が派生するイメージです。学生も社会人も人であることには変わりませんが、それぞれ固有の特徴を持っています。

Javaでは、この関係をクラスで表現します。共通部分を親クラスにまとめることで、同じコードを何度も書かずに済みます。これが、継承が必要とされる大きな理由です。


public class Person {
    String name;
}


public class Student extends Person {
    String studentId;
}

この例では、学生クラスが人クラスを継承しています。名前という共通の情報は人クラスに持たせ、学生固有の情報だけを学生クラスに追加しています。

継承を使わずにすべてのクラスを個別に作ると、同じ内容が何度も登場し、修正漏れが発生しやすくなります。 Javaがオブジェクト指向を採用しているのは、こうした問題を防ぐためでもあります。

6. ポリモーフィズム（多態性）とは何かを丁寧に理解する

ポリモーフィズムは、オブジェクト指向の中でも特に分かりにくい要素です。 Java オブジェクト指向多態性と聞くと、初心者は混乱しがちですが、考え方自体はシンプルです。

多態性とは、同じ呼び出しでも、オブジェクトの種類によって振る舞いが変わる仕組みです。現実世界では、同じ操作でも対象によって結果が変わることはよくあります。

例えば、ボタンを押すという行為を考えてみてください。エレベーターのボタンと、テレビのリモコンのボタンでは、押した結果がまったく違います。これが多態性のイメージです。


public class Animal {
    public void speak() {
        System.out.println("鳴く");
    }
}


public class Dog extends Animal {
    public void speak() {
        System.out.println("ワン");
    }
}

この例では、同じspeakメソッドを呼び出しても、犬の場合は違う動きをします。呼び出し方は同じでも、実際の処理はオブジェクトの種類によって変わります。

多態性を使うことで、処理を呼び出す側は細かい違いを意識せずに済みます。 Javaでは、この仕組みを使って、柔軟で拡張しやすい設計を実現しています。

初心者の段階では、無理に完璧に理解しようとする必要はありません。同じ呼び出しでも結果が変わる仕組みがある、という感覚を持つことが大切です。

7. 抽象化とは何かとなぜ4つ目の要素として重要なのか

抽象化とは、オブジェクト指向の4つの基本要素の中でも、初心者が最も分かりにくいと感じやすい考え方です。 Javaにおける抽象化とは、細かい実装の違いを意識せずに、共通した使い方だけを意識できるようにする仕組みです。

現実世界で考えると、リモコンを操作する場面が分かりやすい例です。テレビがどのメーカーであっても、電源を入れる、音量を上げるといった操作は共通しています。内部でどのような処理が行われているかは、利用する側は意識していません。これが抽象化の考え方です。

Javaでは、共通の使い方だけを定義し、実際の処理はクラスごとに任せることで、プログラム全体を分かりやすくします。これにより、処理の詳細を知らなくても、安全にクラスを利用できるようになります。


public abstract class Vehicle {
    public abstract void run();
}


public class Car extends Vehicle {
    public void run() {
        System.out.println("車が走る");
    }
}

この例では、走るという共通の振る舞いだけを抽象クラスで定義しています。実際にどのように走るかは、それぞれのクラスに任せています。これが、Javaにおける抽象化の基本的な使い方です。

抽象化を使うことで、クラスの利用方法と実装内容を分離できます。その結果、変更に強く、読みやすい設計を実現できます。抽象化が4つ目の基本要素として重要なのは、他の要素をまとめる役割を持っているからです。

8. 4つの基本要素をまとめて考えると何が分かるのか

オブジェクト指向の4つの基本要素は、それぞれが独立して存在しているわけではありません。カプセル化、継承、多態性、抽象化は、互いに支え合いながら設計を成り立たせています。 Javaのオブジェクト指向設計は、この組み合わせを前提に作られています。

カプセル化によって、クラスの内部が安全に守られます。継承によって、共通する処理をまとめて再利用できます。多態性によって、同じ使い方で異なる振る舞いを実現できます。抽象化によって、利用方法と実装を分離できます。

これらをまとめて考えることで、 Javaのコードがなぜこの形になっているのかが見えてきます。初心者のうちは、それぞれを個別に理解しようとして混乱しがちですが、全体像を意識することで理解が深まります。

pleiadesでGradleプロジェクトを作成したときの構成も、実はこの考え方に基づいています。クラスごとに役割が分かれ、それぞれが協力しながら動く構造は、オブジェクト指向の基本要素をそのまま反映しています。

オブジェクト指向 4つの基本要素 Java という視点でコードを見ると、単なる文法の集合ではなく、設計の意図が込められていることに気づけるようになります。これが、オブジェクト指向を学ぶ本当の意味です。

9. オブジェクト指向の基本要素を意識しない場合に起こりがちな問題

オブジェクト指向の基本要素を意識せずにJavaを書いてしまうと、さまざまな問題が発生しやすくなります。特に初心者がやってしまいがちなのが、一つのクラスにすべての処理を書いてしまう設計です。

このようなコードでは、クラスの役割が分からなくなり、修正のたびに影響範囲が広がってしまいます。少しの変更でも、どこが壊れるか分からない状態になり、保守が非常に難しくなります。

また、カプセル化を意識しない場合、データが自由に書き換えられてしまい、想定外の状態が生まれやすくなります。継承や多態性を使わない設計では、同じようなコードが何度も登場し、修正漏れの原因になります。

抽象化を意識しない場合は、利用する側が実装の詳細に依存してしまい、将来的な変更に弱いコードになります。 Javaがオブジェクト指向を強く意識しているのは、こうした問題を防ぐためです。

初心者の段階では、完璧に4つの基本要素を使いこなす必要はありません。ただし、「このクラスの役割は何か」「この処理はどこに書くべきか」と考える習慣を持つことが大切です。それが、オブジェクト指向を理解する第一歩になります。