10_OOP基礎（カプセル化・継承・ポリモーフィズム）

対象：C言語経験者 ／ 試験問2の3大テーマです。概念と試験でのキーワードを整理します

■ 1. カプセル化

フィールドを private にして外部から直接アクセスできなくし、public なメソッド経由でのみ操作させる仕組みです。

前の単元で「p1.age = 999; とできてしまう」という問題がありました。これをカプセル化で防ぎます。

class Person {
    private String name;   // private：外部から直接アクセス不可
    private int    age;

    Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age  = (age >= 0) ? age : 0;  // 不正な値を弾ける
    }

    // getter：値を取り出すメソッド
    public String getName() { return name; }
    public int    getAge()  { return age;  }

    // setter：値を設定するメソッド（検証できる）
    public void setAge(int age) {
        if (age >= 0) this.age = age;  // 負の値は無視
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Person p = new Person("Taro", 20);
        // p.age = -5;          // コンパイルエラー（private）
        p.setAge(21);            // setterを通すのでOK
        System.out.println(p.getName() + " : " + p.getAge());
    }
}

■ 2. 継承

既存のクラスのフィールドとメソッドを引き継いで、新しいクラスを作る仕組みです。extends キーワードを使います。

// スーパークラス（親）
class Animal {
    String name;

    Animal(String name) {
        this.name = name;
    }

    void eat() {
        System.out.println(name + " は食べます。");
    }
}

// サブクラス（子）：Animal を継承
class Dog extends Animal {

    Dog(String name) {
        super(name);   // 親のコンストラクタを呼ぶ
    }

    void bark() {
        System.out.println(name + " はワンと吠えます。");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Dog d = new Dog("ポチ");
        d.eat();    // 親から引き継いだメソッド
        d.bark();   // Dog 独自のメソッド
    }
}

■ 3. メソッドのオーバーライド

親クラスのメソッドを子クラスで上書きすることです。オーバーロード（引数違いの同名メソッド）とは別の概念なので混同しないようにしましょう。

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

class Dog extends Animal {
    @Override           // オーバーライドであることを明示（省略可だが書くのが慣習）
    void speak() {
        System.out.println("ワン！");
    }
}

class Cat extends Animal {
    @Override
    void speak() {
        System.out.println("ニャー！");
    }
}

■ 4. ポリモーフィズム（多態性）

「同じ操作（メソッド呼び出し）をしても、インスタンスの種類によって異なる動作をする」性質です。

Animal a1 = new Dog("ポチ");   // 親型の変数に子インスタンスを入れられる
Animal a2 = new Cat("タマ");

a1.speak();   // → ワン！（Dog の speak が呼ばれる）
a2.speak();   // → ニャー！（Cat の speak が呼ばれる）

// 配列にまとめて処理できる
Animal[] animals = { new Dog("ポチ"), new Cat("タマ"), new Dog("シロ") };
for (Animal a : animals) {
    a.speak();   // それぞれ異なるメソッドが動く
}

class Shape {
    String color;

    Shape(String color) {
        this.color = color;
    }

    double area() {
        return 0;  // サブクラスでオーバーライドする
    }

    void show() {
        System.out.printf("%s の面積: %.2f%n", color, area());
    }
}

class Circle extends Shape {
    double radius;

    Circle(String color, double radius) {
        super(color);
        this.radius = radius;
    }

    @Override
    double area() {
        return Math.PI * radius * radius;
    }
}

class Rectangle extends Shape {
    double width, height;

    Rectangle(String color, double width, double height) {
        super(color);
        this.width  = width;
        this.height = height;
    }

    @Override
    double area() {
        return width * height;
    }
}

public class OOPMain {
    public static void main(String[] args) {
        Shape[] shapes = {
            new Circle("赤い円", 5.0),
            new Rectangle("青い長方形", 4.0, 6.0),
            new Circle("緑の円", 3.0)
        };

        for (Shape s : shapes) {
            s.show();
        }
    }
}

■ まとめ