Java 文法の基礎完全ガイド — class / 変数 / 制御 / OOP / Generics / Lambda / record

Java の最小プログラム

Java はすべてが class に属し、エントリーポイントは public static void main(String[] args) です。

public class Hello {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello, Java!");
    }
}
// javac Hello.java   → Hello.class
// java Hello         → Hello, Java!

Java 11 以降は java Hello.java でコンパイル不要の単一ファイル実行もできます。

変数とデータ型

Java の変数は プリミティブ型 と 参照型 に大別されます。

int    age   = 30;
long   pop   = 7_900_000_000L;   // アンダースコア区切り
double pi    = 3.14159;
char   ch    = 'A';
boolean flag = true;

// var (Java 10+) - 型推論
var name = "Taro";   // String 扱い
var list = new java.util.ArrayList();

制御フロー

// if / else
if (score >= 80) {
    grade = "A";
} else if (score >= 60) {
    grade = "B";
} else {
    grade = "C";
}

// switch (Java 14+ 式)
String season = switch (month) {
    case 12, 1, 2  -> "冬";
    case 3, 4, 5   -> "春";
    case 6, 7, 8   -> "夏";
    case 9, 10, 11 -> "秋";
    default        -> throw new IllegalArgumentException();
};

// for / 拡張 for / while
for (int i = 0; i < 10; i++) { ... }
for (String s : list) { ... }
while (cond) { ... }
do { ... } while (cond);

配列とコレクション

// 配列
int[] arr = new int[5];
int[] nums = {1, 2, 3, 4, 5};
System.out.println(nums.length);  // 5
System.out.println(nums[0]);      // 1

// 多次元配列
int[][] mat = {{1, 2}, {3, 4}};

// コレクション (java.util)
List list = new ArrayList<>();
Map map = new HashMap<>();
Set set = new HashSet<>();

list.add("a"); list.add("b");
map.put("apple", 100);

// List.of (Java 9+) は不変
List immutable = List.of(1, 2, 3);

クラスとインスタンス

public class User {
    // フィールド
    private String name;
    private int age;

    // コンストラクタ
    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    // メソッド
    public String getName() { return name; }
    public void setName(String name) { this.name = name; }

    @Override
    public String toString() {
        return "User{name=" + name + ", age=" + age + "}";
    }
}

// 利用
User u = new User("Taro", 30);
System.out.println(u.getName());

継承 (extends) と インターフェース (implements)

// 抽象クラス
abstract class Animal {
    protected String name;
    public Animal(String name) { this.name = name; }
    public abstract String cry();
}

// 継承
class Dog extends Animal {
    public Dog(String name) { super(name); }
    @Override public String cry() { return "わん"; }
}

// インターフェース
interface Runnable {
    void run();
    default void warmup() { System.out.println("準備運動"); }  // Java 8+
}

// 複数 implements 可
class Athlete extends Animal implements Runnable {
    public Athlete(String name) { super(name); }
    @Override public String cry()  { return "がんばる"; }
    @Override public void run()    { System.out.println("走る"); }
}

アクセス修飾子と final / static

public class Constants {
    public static final double PI = 3.14159;     // 定数
    public static int counter = 0;                // クラス共有変数

    private final String id;                      // 一度だけ代入可能
    public Constants(String id) { this.id = id; }
}

Generics (ジェネリクス)

// 型パラメータ
class Box {
    private T value;
    public void set(T v) { value = v; }
    public T get() { return value; }
}

Box  s = new Box<>();
Box i = new Box<>();

// 境界
class NumberBox {
    public double doubleValue(T t) { return t.doubleValue(); }
}

// ワイルドカード
List nums;   // Number またはそのサブクラス（読み取り専用）
List  ints;   // Integer またはそのスーパー（書き込み可）

例外処理 (try-catch-finally)

try {
    int n = Integer.parseInt(s);
    Files.readAllLines(Path.of("data.txt"));
} catch (NumberFormatException e) {
    System.err.println("数値変換失敗: " + e.getMessage());
} catch (IOException e) {
    System.err.println("ファイル読み込み失敗: " + e.getMessage());
} finally {
    System.out.println("必ず実行");
}

// try-with-resources (Java 7+) - AutoCloseable を自動 close
try (BufferedReader br = Files.newBufferedReader(Path.of("a.txt"))) {
    String line = br.readLine();
}

Lambda と Stream (Java 8+)

// Lambda
Runnable r = () -> System.out.println("hi");
Comparator cmp = (a, b) -> a.length() - b.length();

// Stream API
List nums = List.of(1, 2, 3, 4, 5);
int sum = nums.stream()
    .filter(n -> n % 2 == 0)
    .mapToInt(Integer::intValue)
    .sum();   // 2 + 4 = 6

// メソッド参照
list.forEach(System.out::println);
list.stream().map(String::toUpperCase).toList();

record (Java 14+) と sealed class (Java 17+)

// record - 不変データクラス (boilerplate ゼロ)
public record Point(int x, int y) {}

Point p = new Point(3, 4);
System.out.println(p.x());     // 3
System.out.println(p);          // Point[x=3, y=4]
// equals / hashCode / toString 自動生成

// sealed - 継承できるクラスを制限
sealed interface Shape permits Circle, Square, Triangle {}
record Circle(double r) implements Shape {}
record Square(double s) implements Shape {}
record Triangle(double a, double b, double c) implements Shape {}

FAQ

Q: int と Integer の違いは？
A: int はプリミティブ、Integer はラッパー (参照型)。コレクションには Integer しか入りません。autoboxing で自動変換されます。

Q: == と equals() の使い分け
A: 参照型は equals() で値比較。== は参照同一性。文字列は "a".equals(s) のように定数を左に置くと NullPointerException を防げます。

Q: どの Java バージョンを使うべき？
A: 2026 年時点では Java 21 LTS が標準。レガシー保守でも Java 17 LTS まで上げるのが望ましいです。