Javaコース

クラスはJavaにおけるオブジェクトの設計図です。'class'キーワードの後にPascalCase形式の名前を続けます。クラスはデータと振る舞いをまとめてカプセル化します。

コンストラクタはオブジェクト作成時に初期化を行います。クラス名と同じ名前を持ち、戻り値型はありません。異なるパラメータで複数のコンストラクタを持つことができます。

インスタンス変数（フィールド）は各オブジェクト固有のデータを格納します。クラスレベルで宣言され、オブジェクトの生存期間中存在します。

'this'キーワードは現在のオブジェクトインスタンスを参照します。同じ名前のインスタンス変数とパラメータを区別するために使用されます。

アクセス修飾子は可視性を制御します：private（クラス内のみ）、public（どこからでも）、protected（パッケージ＋サブクラス）。カプセル化と情報隠蔽を実現します。

ゲッターとセッターはprivateフィールドへの制御されたアクセスを提供します。セッターは代入前にデータを検証でき、オブジェクトの整合性を保ちます。

staticフィールドはインスタンスではなくクラスに属します。すべてのオブジェクト間で共有され、インスタンス数のカウントやクラス全体のデータ保存に便利です。

staticメソッドはオブジェクトの状態を必要としないユーティリティ関数です。Math.max()やArrays.sort()のようにクラス名を使って呼び出されます。

'new'キーワードはメモリを割り当て、コンストラクタを呼び出してオブジェクトを作成します。各'new'は独自のデータを持つ別個のインスタンスを作成します。

toString()メソッドはオブジェクトの文字列表現を返します。オブジェクトを出力する際に自動的に呼び出され、デバッグに便利です。

equals()メソッドはオブジェクトの内容の等価性を判定します。==演算子が参照の同一性を判定するのに対し、equals()は論理的な等価性を判定できます。

カプセル化はデータを隠蔽し、公開メソッドを通じてのみアクセスを許可する設計原則です。privateフィールドとpublicメソッドを組み合わせて実現します。

メソッドチェーンは、メソッドがthisを返すことで連続的にメソッドを呼び出せるパターンです。流暢なインターフェース（Fluent Interface）とも呼ばれます。

ビルダーパターンの基礎となるメソッドチェーンを使って、オブジェクトの状態を段階的に設定できます。各セッターメソッドがthisを返すことで実現します。

finalキーワードを使用してフィールドを不変にすることで、一度初期化された後は値を変更できないオブジェクトを作成できます。スレッドセーフで予測可能な動作を実現します。

extendsキーワードでクラス間に継承関係を作ります。サブクラスはスーパークラスの非privateメンバーをすべて継承し、コードの再利用とポリモーフィズムを実現します。

superキーワードは親クラスを参照します。super()は親クラスのコンストラクタを呼び出し、使用する場合はサブクラスのコンストラクタの最初の文である必要があります。

メソッドオーバーライドにより、サブクラスが親メソッドの独自の実装を提供できます。メソッドシグネチャは完全に一致する必要があり、実行時にポリモーフィックな動作を可能にします。

@Overrideアノテーションはメソッドが親メソッドをオーバーライドしていることを明示的にマークします。実際にオーバーライドしていない場合はコンパイル時にエラーをキャッチできます。

protectedアクセス修飾子は同じパッケージ内と任意のパッケージのサブクラスからのアクセスを許可します。publicより制限的ですが、パッケージプライベートよりアクセス可能です。

抽象クラスはインスタンス化できず、サブクラスの基底を提供します。抽象メソッドと共通機能の具体的な実装両方を含むことができます。

抽象メソッドは実装を持たず、具体的なサブクラスでオーバーライドされる必要があります。サブクラスが実装すべき契約を定義します。

インターフェースはメソッドシグネチャのみで実装を持たない契約を定義します。純粋な抽象を表し、クラスが何をするべきかを方法を指定せずに確立します。

implementsキーワードはインターフェースを実装するために使用します。クラスは複数のインターフェースを実装でき、すべてのメソッドに具体的な実装を提供します。

Javaはインターフェースを通じて多重継承を許可します。クラスは複数のインターフェースを実装でき、複数クラス継承に関連するダイヤモンド問題を回避します。

ポリモーフィズムは、共通のインターフェースを通じて異なる型のオブジェクトを統一的に扱うことを可能にします。これにより、同じメソッド呼び出しが異なる動作を生み出す柔軟で拡張可能なコード設計が実現できます。

instanceof演算子は、オブジェクトが特定のクラスまたはインターフェースのインスタンスかどうかをチェックします。ポリモーフィックなコードでダウンキャスト前の安全な型チェックに不可欠です。

try-catchブロックは例外を処理してプログラムのクラッシュを防ぎます。例外をスローする可能性のあるコードはtryに、特定の例外型を処理するコードはcatchブロックに記述します。

複数のcatchブロックで異なる例外型を個別に処理できます。適切なエラー処理のため、より具体的な例外を一般的な例外より先にキャッチする必要があります。

finallyブロックは例外の発生有無に関わらず、try-catchの後に必ず実行されます。リソースのクローズなどのクリーンアップ操作に最適です。

throw文は、エラー条件を通知するために明示的に例外をスローします。無効な操作やビジネスルール違反を呼び出し元のコードに通知するために使用されます。

throws節は、メソッドがチェック例外をスローする可能性があることを宣言します。呼び出し元はこれらの例外を処理するか、独自のthrows宣言で伝播させる必要があります。

カスタム例外クラスは、ドメイン固有のエラー型を作成するためにException（チェック）またはRuntimeException（非チェック）を拡張します。ビジネスロジックに意味のあるエラー処理を提供します。

例外の連鎖は、例外をラップする際に元の原因を保持します。これにより、より良いデバッグのために完全なエラーコンテキストとスタックトレースが維持されます。

try-with-resourcesは、AutoCloseableを実装するリソースを自動的にクローズします。例外が発生してもリソースの適切なクリーンアップを保証し、リソースリークを防ぎます。

HashSetは重複のない一意の要素を格納するコレクションです。add、remove、containsなどの基本操作に対して定数時間のパフォーマンスを提供します。要素の順序は保証されないため、要素の順序を気にせずに高速な検索と一意性が必要な場面に最適です。

HashMapはキーと値のペアを格納し、キーに基づいて値への高速アクセスを提供します。1つのnullキーと複数のnull値を許可します。put()メソッドはエントリを追加または更新し、get()はキーによって値を取得します。HashMapは辞書、キャッシュ、一意の識別子とデータを関連付ける必要がある検索の実装に最適です。

ArrayListは動的配列を使用して格納し、高速なランダムアクセスを提供しますが、中間での挿入/削除は遅くなります。LinkedListは双方向リンクノードを使用し、任意の位置での効率的な挿入/削除を提供しますが、ランダムアクセスは遅くなります。インデックスによる頻繁なアクセスにはArrayList、リストの先頭や中間での頻繁な挿入/削除にはLinkedListを選択してください。

TreeSetとTreeMapは、要素を自然順序またはカスタムコンパレータを使用してソートされた状態で維持するコレクションです。TreeSetは一意の要素をソート順で格納し、TreeMapはキーでソートされたキーと値のペアを格納します。両方とも内部的に赤黒木を使用し、add、remove、contains操作にO(log n)時間を提供します。ソートされたデータ構造が必要な場合に最適です。

Iteratorは、コレクションの内部構造を公開することなく、コレクションを走査する標準的な方法を提供します。hasNext()メソッドはより多くの要素が存在するかチェックし、next()は現在の要素を返して次に進みます。Iteratorはremove()による反復中の安全な要素削除もサポートします。このパターンはすべてのコレクション型で統一的に動作し、一貫した反復インターフェースを提供します。

拡張for文（for-each）は、Iterableインターフェースを実装するすべてのコレクションでシームレスに動作します。Sets、Lists、その他のコレクションを手動のイテレータ管理なしで反復処理するクリーンで読みやすい構文を提供します。この構文はインデックス関連のエラーを排除し、あらゆるコレクション型で統一的に動作しながらコードをより保守しやすくします。

Collectionsクラスは一般的なコレクション操作のための静的ユーティリティメソッドを提供します。sort()、reverse()、shuffle()などのメソッドはコレクションを直接変更し、unmodifiableList()は読み取り専用ビューを作成します。これらのユーティリティは任意のList実装で動作し、カスタムコードを書くことなくソート、検索、変換のための効率的なアルゴリズムを提供します。

Comparatorはコレクションのソートのためのカスタム比較ロジックを定義します。ラムダ式によりコンパレータの実装が簡潔で読みやすくなります。compareメソッドは小さい場合は負、等しい場合はゼロ、大きい場合は正を返します。この柔軟性により、自然順序、逆順序、文字列の長さやオブジェクトのフィールドなどのカスタムプロパティなど、任意の基準でソートできます。

ジェネリクスは'<'T'>'のような型変数でクラスやメソッドをパラメータ化することで、型安全なコードを実現します。これによりキャストが不要になり、コンパイル時に型エラーを検出できます。ジェネリッククラスは型安全性を維持しながら任意の型で動作できます。型パラメータTは、クラス使用時にStringやIntegerなどの実際の型で置き換えられるプレースホルダーとして機能します。

境界ワイルドカードはジェネリックプログラミングに柔軟性を提供します。'? extends T'（上限境界）は読み取り操作のためにTとそのサブタイプを受け入れ、'? super T'（下限境界）は書き込み操作のためにTとそのスーパータイプを受け入れます。このPECS原則（Producer Extends、Consumer Super）により、メソッドは型安全性を維持し実行時エラーを防ぎながら関連する型で動作できます。

StringBuilderは効率的な文字列結合のための可変文字シーケンスを提供します。新しいオブジェクトを作成する+での文字列結合とは異なり、StringBuilderは内部バッファを変更します。これによりループや複数の追加操作に最適です。append()メソッドはStringBuilder自体を返すため、メソッドチェーンで簡潔なコードが書けます。

JavaのStringクラスはテキスト操作のための多数のメソッドを提供します。trim()は先頭と末尾の空白を削除し、split()は区切り文字に基づいて文字列を配列に分割し、replace()はテキストを置換します。これらのメソッドは元の文字列を変更せず新しい文字列を返し、不変性を維持します。これらの主要メソッドの理解は効果的なテキスト処理に不可欠です。

Javaの正規表現は強力なテキストパターンマッチングのためにPatternとMatcherクラスを使用します。Pattern.compile()は効率のために正規表現パターンをコンパイルし、matcher()はマッチを見つけるためのMatcherオブジェクトを作成します。find()メソッドは次のマッチを見つけ、group()はマッチしたテキストを取得します。これにより複雑なテキスト解析と検証タスクが可能になります。

String.format()はprintf形式の書式指定子を使用してフォーマットされた文字列を作成します。%sは文字列、%dは整数、%fは精度制御付きの浮動小数点数をフォーマットします。このメソッドは数値フォーマット、パディング、配置の正確な制御を提供します。異なるデータ型で一貫したフォーマットのユーザーフレンドリーな出力作成に非常に価値があります。

パッケージはJavaクラスを名前空間に整理し、命名の衝突を防ぎ、コード組織を改善します。パッケージ宣言は最初の非コメント行でなければなりません。通常のインポートはクラスをスコープに持ち込み、staticインポートはクラス修飾なしで静的メンバーの使用を可能にします。これによりMath.PIやSystem.outなどの頻繁に使用される定数やユーティリティメソッドの冗長性が減少します。

ラムダ式は関数型インターフェースを簡潔に表現する方法です。Java 8以降のラムダ構文を使用して、sort、forEach、removeIfの操作をマスターしましょう。

関数型インターフェースはラムダ式の基盤です。Javaの関数型プログラミングで、テストにはPredicate、変換にはFunction、アクションにはConsumerの使い方を学びます。

Stream APIはコレクションに対する関数型操作を可能にします。Java 8以降の強力なデータ処理のために、ストリームの作成、結果の収集、要素のカウントを学びます。

Stream APIの中間操作でデータを変換・フィルタリングします。変換にはmap()、選択にはfilter()、複雑なデータ処理にはメソッドチェーンをマスターしましょう。

Optionalはnull安全な操作を提供してNullPointerExceptionを回避します。of/ofNullableでの作成、orElseでの値取得、ifPresentでの条件実行を学びます。

メソッド参照は::演算子を使用してラムダ式をより簡潔に書く方法を提供します。Java 8以降のクリーンな関数型プログラミングのため、静的、インスタンス、コンストラクタ参照をマスターしましょう。

デフォルトメソッドはインターフェースに具体的な実装を持たせることができ、新しいメソッドを追加する際の後方互換性を可能にします。インターフェースの柔軟性を保ちながらデフォルト動作を提供する方法を学びます。

インターフェースのstaticメソッドはインスタンス作成を必要としないユーティリティ関数を提供します。より良いコード構成とカプセル化のため、インターフェース内に直接ヘルパーメソッドを作成する方法を学びます。

@interfaceを使用してコードにメタデータを追加するカスタムアノテーションを作成します。保持ポリシー、デフォルト値、アノテーションがコードのドキュメント化と実行時動作をどのように強化するかを学びます。

リフレクションはクラス、メソッド、フィールドの実行時内省を提供します。Class'<'?'>'オブジェクトの取得、型情報の調査、動的なインスタンス作成を学び、柔軟なJavaアプリケーションを構築します。

Threadクラスを使用してスレッドの作成と実行をマスターします。start()とrun()メソッドの違いを学び、Javaアプリケーションで並行実行を作成する方法を学びます。

Runnableインターフェースを使用して並行タスクを実装します。より柔軟で再利用可能な並行コードのため、タスク定義とスレッド管理を分離する方法を学びます。

synchronizedメソッドとブロックを使用してスレッドセーフなコードを実装します。並行アプリケーションで競合状態を防ぐため、排他的アクセス制御とモニタロックをマスターします。

wait()とnotify()を使用してスレッド間通信を調整します。スレッドが互いにシグナルを送り、条件を待つ方法を学び、プロデューサー・コンシューマーパターンとスレッド協調を可能にします。

ExecutorServiceでスレッドプールを効率的に管理します。タスクの送信、スレッドプールサイズの制御、スケーラブルな並行アプリケーションのための適切なエグゼキューターのシャットダウンを学びます。

FutureとCallableインターフェースで非同期計算の結果を処理します。並行タスクから値を返し、スレッド境界を越えて例外を伝播する方法を学びます。

CompletableFutureで非同期プログラミングをマスターします。変換のためのthenApply()と依存する非同期操作のためのthenCompose()で操作を連鎖する方法を学びます。

並行アクセスのためのスレッドセーフなコレクションを使用します。マルチスレッドアプリケーションで並列マップ操作のConcurrentHashMapとプロデューサー・コンシューマーパターンのBlockingQueueをマスターします。

クラスインスタンスの一意性を保証するシングルトンパターンを実装します。グローバルアクセスポイントのための遅延初期化技術とスレッドセーフな実装を学びます。

ファクトリーパターンを使用してオブジェクト生成を抽象化します。インスタンス化ロジックをカプセル化し、実行時パラメータに基づく柔軟なオブジェクト生成を提供する方法を学びます。

デコレーターパターンを使用してオブジェクトに動的に機能を追加します。継承の柔軟な代替として、コンポジションを通じて動作を拡張する方法を学びます。

フィールド、コンストラクタ、メソッドを持つ高度なenum機能をマスターします。単純な定数を超えて、enumが動作とデータをカプセル化する方法を学びます。

内部クラスでネストした型定義を作成し、匿名クラスでその場でインターフェースを実装します。イベントハンドラとコールバック実装をマスターします。

ガベージコレクションを通じてJavaの自動メモリ管理を理解します。効率的なメモリ使用のため、参照型とGCの関係について学びます。

効率的なデータ構造を選択し、一般的な落とし穴を避けることでJavaコードのパフォーマンスを最適化します。StringBuilderとString、プリミティブとラッパー型の使用をマスターします。