Javaのコンストラクタ：newでオブジェクトを初期化する

コンストラクタが存在する理由

前のページでは、クラスを作り、new でオブジェクトを生成しました。コンストラクタは、その new 呼び出しの最中に実際に実行されるコードです。その唯一の目的は、すぐに使える状態のオブジェクトを返すこと、つまり必須フィールドがすべて設定され、中途半端に初期化された状態が残っていないオブジェクトを返すことです。

コンストラクタはメソッドに似ていますが、2つの違いがあります。クラスと同じ名前を持ち、戻り値の型がないこと、void すらないことです。

class Point {
    int x;
    int y;

    Point(int x, int y) {     // コンストラクタ：クラスと同じ名前、戻り値の型なし
        this.x = x;
        this.y = y;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Point p = new Point(3, 4);   // ここでコンストラクタが実行される
        System.out.println(p.x + ", " + p.y);
    }
}

new Point(3, 4) はオブジェクトを確保し、その後 x = 3、y = 4 でコンストラクタの本体を実行します。new が戻ってくる頃には、p は完全に初期化されています。

this キーワード

上のコンストラクタでは、パラメータは x と y という名前で、フィールドと同じです。this.x は「このオブジェクトに属するフィールド x」を意味し、単なる x はパラメータを指します。this がなければ、x = x は単にパラメータを自分自身に代入するだけで、フィールドは手つかずのまま残ります。

class Account {
    String owner;
    double balance;

    Account(String owner, double balance) {
        this.owner = owner;       // フィールド = パラメータ
        this.balance = balance;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Account a = new Account("Sam", 100.0);
        System.out.println(a.owner + " has " + a.balance);
    }
}

this が必要なのは、パラメータがフィールドを隠してしまうときだけですが、多くの人は明確さのためにどこでも使います。よくある間違いは、名前が衝突するときに this を忘れることです。コードはコンパイルされ、実行されますが、フィールドを既定値（null、0、false）のまま黙って放置してしまいます。

デフォルトコンストラクタ

コンストラクタをまったく書かなければ、Javaはひそかにデフォルトコンストラクタを用意します。これは public で引数なし、追加で何もしないコンストラクタです。だからこそ、コンストラクタを持たないクラスでも new が動いていたのです。

落とし穴：何らかのコンストラクタを書いた瞬間に、無料のものは消えます。

class Box {
    int size;

    Box(int size) {       // これで引数なしコンストラクタはなくなる
        this.size = size;
    }
}

new Box();   // コンパイルエラー：コンストラクタ Box() は存在しない

それでも new Box() を動作させたい場合は、引数なしコンストラクタを自分で宣言します。

class Box {
    int size;

    Box() {               // 明示的な引数なしコンストラクタ
        this.size = 1;
    }

    Box(int size) {
        this.size = size;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(new Box().size);     // 1
        System.out.println(new Box(10).size);   // 10
    }
}

コンストラクタのオーバーロード

クラスは、パラメータリストが異なってさえいれば複数のコンストラクタを持てます。これはメソッドのオーバーロードをコンストラクタに適用しただけのものです。それぞれがオブジェクトを構築する別々の方法を提供します。

class Rectangle {
    int width;
    int height;

    Rectangle() {                 // 既定の 1x1 の正方形
        this.width = 1;
        this.height = 1;
    }

    Rectangle(int side) {         // 正方形
        this.width = side;
        this.height = side;
    }

    Rectangle(int width, int height) {   // 完全な長方形
        this.width = width;
        this.height = height;
    }

    int area() { return width * height; }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(new Rectangle().area());        // 1
        System.out.println(new Rectangle(5).area());       // 25
        System.out.println(new Rectangle(2, 3).area());    // 6
    }
}

Javaは、new に渡す引数の数と型に応じて、一致するコンストラクタを選びます。

this() による連鎖

上の重複に注目してください。各コンストラクタが自分でフィールドを代入しています。これは、あるコンストラクタが this(...) で別のコンストラクタを呼び出すことで避けられます。この呼び出しは、コンストラクタ内の最初の文でなければなりません。

class Rectangle {
    int width;
    int height;

    Rectangle() {
        this(1, 1);          // 2引数のコンストラクタに委譲する
    }

    Rectangle(int side) {
        this(side, side);    // これも委譲する
    }

    Rectangle(int width, int height) {   // 唯一の「本物の」コンストラクタ
        this.width = width;
        this.height = height;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Rectangle r = new Rectangle(4);
        System.out.println(r.width + "x" + r.height);   // 4x4
    }
}

これで、実際の初期化は1か所にまとまりました。小さいコンストラクタは既定値を埋めて作業を転送するだけです。もし this(...) の前に文を置こうとすると、コンパイラはそれを拒否します。

コンストラクタと super()

すべてのコンストラクタは、まず暗黙のうちにスーパークラスのコンストラクタを呼び出します。何も書かなければ、Javaは本体の先頭に隠れた super()（スーパークラスの引数なしコンストラクタ）を挿入します。これに直接向き合うのは、サブクラスを作り始めたときで、それが次のトピックです。

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

class Dog extends Animal {
    Dog(String name) {
        super(name);   // ここでは親のコンストラクタを明示的に呼び出さなければならない
    }
}

Animal には引数なしコンストラクタがないため、Dog は super(name) を明示的に呼び出さなければなりません。頼れる無料の super() は存在しないのです。this() と同様に、super(...) の呼び出しもコンストラクタ内の最初の文でなければなりません。

次へ：継承

コンストラクタは単一のオブジェクトを初期化しますが、super() はすでにもっと大きなものを暗示していました。クラスは他のクラスの上に構築でき、そのフィールド、メソッド、コンストラクタを再利用できます。その関係、つまりあるクラスが別のクラスを拡張することが継承であり、それが次のページです。