9-2. 演習問題

問題1：選択問題

1-1. 次のコードの出力はどれか。

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

Animal a = new Cat();
a.speak();

A. "..."
B. "ニャー"
C. コンパイルエラー
D. NullPointerException

解答と解説

正解：B

これがポリモーフィズムの核心だ。変数 a の型は Animal だが、実際に格納されているオブジェクトは Cat のインスタンス。Javaはメソッド呼び出しを 実行時 に実際のオブジェクトの型に基づいて解決する（動的ディスパッチ）。

そのため a.speak() は Cat の speak() が呼ばれ "ニャー" が出力される。

これにより、同じ Animal 型として扱いながらも、それぞれの動物が異なる振る舞いをするコードが書ける。

1-2. インターフェースと抽象クラスの違いとして正しいものはどれか。

A. インターフェースはインスタンス化できるが、抽象クラスはできない
B. インターフェースは複数実装できるが、クラスは1つしか継承できない
C. 抽象クラスはメソッドの実装を持てないが、インターフェースは持てる
D. インターフェースはフィールドを持てるが、抽象クラスは持てない

解答と解説

正解：B

A：どちらもインスタンス化できない
B：正しい。implements InterfaceA, InterfaceB のように複数実装可能。クラスの継承は extends ParentClass の1つのみ
C：逆。抽象クラスはメソッドの実装を持てる。インターフェースも Java 8以降は default メソッドで実装を持てる
D：逆。抽象クラスはフィールドを持てる。インターフェースは public static final 定数のみ

使い分けの基準：

継承（is-a）：「AはBの一種」→ 抽象クラス
機能契約（can-do）：「Aはこの機能を持つ」→ インターフェース

1-3. @Override アノテーションをつけずにメソッドをオーバーライドした場合どうなるか。

A. コンパイルエラーになる
B. 実行時エラーになる
C. 動作はするが、コンパイラがオーバーライドのチェックをしてくれない
D. 親クラスのメソッドが呼ばれるようになる

解答と解説

正解：C

@Override はオーバーライドの意図をコンパイラに伝えるためのアノテーションであり、省略してもメソッドは正常にオーバーライドされる。

しかし @Override がないと：

親クラスのメソッド名を typo しても「新しいメソッドの定義」として扱われ、オーバーライドになっていないことに気づけない
親クラスのメソッドシグネチャが変わったときに検出できない

これらのバグを防ぐため、オーバーライドするときは必ず @Override を付けるのが良いプラクティス。

1-4. final キーワードの説明として誤っているものはどれか。

A. final クラスは継承できない
B. final メソッドはオーバーライドできない
C. final 変数は一度代入したら変更できない
D. final フィールドは static でなければならない

解答と解説

正解：D

final フィールドは static である必要はない。static final はクラス定数（Math.PI など）として使われるが、インスタンスの final フィールドはコンストラクタで初期化できる。

public class Circle {
    private final double radius;  // static でない final フィールド

    public Circle(double radius) {
        this.radius = radius;  // コンストラクタで一度だけ設定できる
    }
    // this.radius = 5.0;  // コンストラクタ外での再代入はエラー
}

final の3つの用途：

final 変数・フィールド：再代入禁止
final メソッド：オーバーライド禁止
final クラス：継承禁止

問題2：穴埋め問題

2. 次のコードの（　）に入るコードを答えよ。

// (1) Animal を継承した Dog クラス
public class Dog （1） Animal {
    public Dog(String name) {
        （2）(name);  // 親クラスのコンストラクタを呼ぶ
    }

    （3）          // オーバーライドを明示するアノテーション
    public void speak() {
        System.out.println(name + " がワンワン！");
    }
}

// (2) Printable インターフェースを実装した Report クラス
public class Report （4） Printable {
    @Override
    public void print() {
        System.out.println("レポートを印刷します");
    }
}

解答欄

解答と解説

extends
super
@Override
implements

解説

(1) extends でスーパークラスを指定して継承する。単一継承のみ可能。

(2) super(引数) でスーパークラスのコンストラクタを呼ぶ。サブクラスのコンストラクタの先頭（最初の文）でなければならない。

(3) @Override はコンパイラへの「これはオーバーライドである」という宣言。メソッド名や引数が親と一致しない場合にエラーを出してくれる。

(4) implements でインターフェースを実装する。複数のインターフェースを implements A, B, C のようにカンマ区切りで実装できる。

問題3：記述問題

3-1. 次のクラス設計に問題点があればそれを指摘し、改善案を示せ。

public class BankAccount {
    public int balance;  // 残高

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

    public void withdraw(int amount) {
        balance -= amount;
    }
}

解答欄

解答と解説

問題点：

balance が public のため、外部から直接書き換えられる

BankAccount account = new BankAccount();
account.balance = -1000000;  // 負の残高にできてしまう

withdraw にバリデーションがなく、残高以上の引き出しができてしまう

改善後のコード：

public class BankAccount {
    private int balance;  // private でカプセル化

    public BankAccount(int initialBalance) {
        if (initialBalance < 0) throw new IllegalArgumentException("初期残高は0以上");
        this.balance = initialBalance;
    }

    public int getBalance() { return balance; }  // 読み取り専用

    public void deposit(int amount) {
        if (amount <= 0) throw new IllegalArgumentException("入金額は正の数");
        balance += amount;
    }

    public void withdraw(int amount) {
        if (amount <= 0) throw new IllegalArgumentException("出金額は正の数");
        if (amount > balance) throw new IllegalStateException("残高不足");
        balance -= amount;
    }
}

カプセル化の効果：

残高は deposit/withdraw メソッドを通じてのみ変更できる
バリデーションにより不正な状態（負の残高など）を防げる
将来、ロギングや通知の追加も deposit/withdraw メソッドを修正するだけでよい

3-2. Shape（抽象クラス）を継承した Triangle クラスを実装せよ。コンストラクタは底辺（base）と高さ（height）を受け取り、area() は 底辺 × 高さ / 2 を返すこと。

public abstract class Shape {
    protected String color;
    public Shape(String color) { this.color = color; }
    public abstract double area();
}

解答欄

解答と解説

public class Triangle extends Shape {
    private double base;
    private double height;

    public Triangle(String color, double base, double height) {
        super(color);  // 親クラスのコンストラクタで color を初期化
        this.base   = base;
        this.height = height;
    }

    @Override
    public double area() {
        return base * height / 2;
    }
}

// 使用例
Triangle t = new Triangle("緑", 6.0, 4.0);
System.out.println(t.area());    // 12.0
System.out.printf("色: %s, 面積: %.1f%n", t.color, t.area());
// "色: 緑, 面積: 12.0"

super(color) で親クラスの color フィールドを初期化する必要がある点が重要だ。color は protected のため直接アクセスもできるが、super() を使うのがOOPの慣習。

問題4：ハンズオン

下の Java WASM プレイグラウンドで Product クラスを完成させ、カプセル化と例外の振る舞いを確認せよ。

取り組む内容

Product クラスのフィールド・コンストラクタ・メソッドを実装する
toString() をオーバーライドして、指定形式で表示できるようにする
purchase(20) 実行時に、在庫不足の例外が起きることを確認する
例外メッセージを変えて、自分で挙動を観察してみる

Java WASM Playground

ブラウザ内で Java をコンパイルして実行します / 編集内容は自動保存されます / Ctrl+Enter でも実行できます

使い方: 1ファイルならそのまま編集できます。複数ファイルに分けたい場合は // File: Main.java のような行で区切ってください。

出力

「実行」を押すと、ここにコンパイル結果と実行結果が表示されます。

確認したいポイント

フィールドを private にすることで、どんな不正操作を防げるか
正常系と異常系をメソッドで分けて考えられるか
toString() を使うとデバッグ出力が読みやすくなる理由