Java初心者入門講座！知っておきたい重要ポイントとは

公開日：2024年05⽉02⽇最終更新日：2024年05⽉02⽇

#Java#エンジニア研修#プログラミング

プログラミングのごく基礎として避けては通れないJavaですが、研修で学ぼうと思っても種類が非常に多くどれがいいのか判断できないのではないでしょうか。

この記事では、Java初心者向けの入門講座について、概要や内容について解説します。この記事を読むことで、以下の点について理解できるようになります。

・Java初心者入門講座の概要

・Java基本文法の詳細

・Javaオブジェクト指向

・Javaプログラミングのエコシステムとトレンド

新入社員などのためにJavaの初心者向け講座を探している企業の担当者の方、あるいは個人で探している方はぜひ参考にしてみてください。

Java初心者入門講座の概要

まず、Javaの初心者向け入門講座の概要について解説します。主に次のような点について学びます。

・Javaとは何か？

・Javaの歴史

・Javaの特徴

・Java開発の環境構築

・Javaの基本文法

1つずつ見ていきましょう。

Javaとは何か？

Javaとは、1995年にサン・マイクロシステムズ（現在はOracle社が所有）によって開発されたプログラミング言語です。その特徴として、「一度書けばどこでも動く」を実現するための仕組みが有名で、異なるコンピュータ上で同じプログラムを動作させることが可能となっています。

この汎用性の高さはオープンソースという形で広く共有されており、多くのアプリケーションやシステムの開発で利用されています。さらにオブジェクト指向という考え方を採用しているため、大規模な開発や複数人での開発でも効率よく進められるという特長も持っています。

Javaの歴史

Javaは1995年に米国のSun Microsystems（現Oracle）によって開発され、公開されました。開発者たちがコーヒー豆の種類から名付けたと言われています。Javaは「一度書けばどこでも動く」という特徴があり、ウェブアプリケーションや企業システムなど、多岐にわたるプラットフォームで広く利用されています。

またJavaはオープンソースの言語でありその開発環境やライブラリも無償で提供されているため、開発者にとって手軽に学びやすい言語とも言えます。近年ではスマートフォンのAndroidアプリケーション開発で利用されることも多く、Javaの技術者は世界中で非常に高い需要があります。

このようにJavaは、その歴史、特性、普及の度合いを考えると、プログラミングを学びたい初心者に適した言語の一つと言えるでしょう。

Javaの特徴

Javaの特徴として、まず挙げられるのはその「移植性」です。Javaは仮想マシン上で動作するため、様々なプラットフォームで動作します。Windows、Mac、Linuxなど、様々なOSで同じJavaプログラムを実行することが可能です。

次に「オブジェクト指向」も大きな特徴の一つです。Javaはオブジェクト指向の3大要素（カプセル化、継承、多態性）を全てサポートしており、きれいなコード設計が可能です。また「安全性」も見逃せません。Javaは強力なセキュリティ機能を持ち、バイナリコード検証やサンドボックスなどにより、安全にプログラムを実行できます。

最後に「豊富なAPI」が特徴です。Javaは標準で多くのライブラリを提供しており、ネットワーク通信やデータベース接続など、多様な開発ニーズに応えられます。

これらの特徴により、Javaは企業システムからスマートフォンアプリまで、幅広い開発領域で用いられています。

Java開発の環境構築

Java開発の環境構築は、プログラミング効率を高めるために重要な作業です。

まずジャバ開発キット（JDK）をダウンロードしインストールします。次に統合開発環境（IDE）を選び、これもダウンロードおよびインストールを行います。IDEは、エクリプスやIntelliJ IDEAなどがあります。JDKとIDEのインストール後、環境変数の設定を行い、Javaのコマンドがどこからでも実行できるようにします。

さらにJava開発ではバージョン管理ツールのGitと、ビルドツールのGradleやMavenもよく利用されるため、これらのセットアップも推奨されます。

これらの準備を整えることでJava開発がスムーズに進行し、効率良くコーディングが可能になります。

Javaの基本文法

Javaの基本文法はプログラミングの基礎となり、さまざまなプログラムの作成に不可欠です。

主に変数とデータ型、演算子、制御文、メソッド、配列とコレクションから成り立ちます。変数およびデータ型ではデータの保存と利用方法を、演算子ではデータの処理方法を、制御文ではプログラムの流れを、メソッドでは他のコードから繰り返し利用できる処理を、そして配列とコレクションではデータのグループを扱います。

これらの文法をマスターすることで効率的にコードを書き、複雑なプログラムを組むことが可能となります。

Java基本文法の詳細解説

次に、Java基本文法の詳細解説について解説します。

・変数とデータ型

・演算子

・制御文

・メソッド

・配列とコレクション

１つずつ見ていきましょう。

変数とデータ型

Javaプログラミングの基礎である変数とデータ型について解説します。変数とはデータを格納するための領域の名前を指し、データ型とはその変数がどのような種類のデータを格納できるのかを示すものです。

Javaでは基本的なデータ型には「数値型」「文字型」「論理型」があります。数値型には「int」「short」「long」「float」「double」などがあり、それぞれ整数や小数を扱えます。文字型には「char」と「String」があり、一文字や文字列を扱うことができます。論理型には「boolean」があり、trueやfalseという真偽値を扱うことができます。

具体的な例としては、「int age = 20;」というコードでは「age」が変数名で「int」がデータ型を表し20がその変数の値となります。こういった変数とデータ型の使い方を理解し正しく利用することが、Javaプログラミングの基礎を身につける上で非常に重要です。

演算子

Javaの基本文法における重要な要素の一つに、「演算子」があります。

演算子は、二つの値を取り、計算や比較を行うための記号です。基本的な演算子には、加算(+), 減算(-), 乗算(*), 除算(/)の四則演算があります。また剰余演算(%)はある数値を別の数値で割ったときの余りを返す演算子です。比較演算子(==, !=, <, >, <=, >=)は2つの値を比較して、その結果を真偽値で返します。論理演算子(&&, ||, !)は複数の真偽値をもとに真偽値を生成します。

これらの演算子を理解することでJavaのコードを読み書きする際の表現力が大幅に増します。

制御文

制御文は、Javaプログラムが順序良く、条件によってまたは繰り返し実行される流れを制御する役割を持ちます。主にif文、switch文、for文、while文、do-while文があります。

if文は、条件式がtrueであれば指定の処理を行います。またelse文を使えば、その条件が満たされなかった場合の処理も書くことができます。

switch文は、一つの変数の値によって処理を分岐させる制御文です。複数の選択肢があり、それぞれに結果が異なる場合によく使用されます。

for文とwhile文、do-while文は繰り返し処理をする際に活用します。for文は指定した回数だけ処理を繰り返し、while文とdo-while文は指定した条件が満たされている間、処理を繰り返します。

これらの制御文を適切に使いこなすことで、より効率的かつ複雑なプログラムを書くことが可能になります。ですから、Javaの基本文法を理解し活用するうえで非常に重要な要素です。

メソッド

Javaの基本文法を理解する上で欠かせないのが「メソッド」です。メソッドとは、特定の命令をひとまとめにしたもので、何度も同じ処理を書く代わりに、一度定義したメソッドを呼び出すことでコードをシンプルに保つことができます。

Javaにおけるメソッドは、戻り値の型、メソッド名、引数リストの順に記述します。引数がない場合でもカッコは必要で、複数の引数がある場合はカンマで区切ります。またメソッド内で生成したデータをメソッド外に出すときはreturn文を使用します。このように、メソッドを使いこなすことで効率的なプログラミングが可能になります。

配列とコレクション

Javaにおける配列とコレクションはデータを保存・管理するための重要な工具です。配列は固定長で同じ型のデータを格納します。たとえば学生の得点を保存するためには、int型の配列を使用します。

しかしながら、配列は長さが固定されているため、データの数が変わる場合には不便です。ここでコレクションが登場します。コレクションは長さが変動するデータを格納でき、さらに異なるデータ型も扱うことが可能です。ArrayListやHashMapなどがよく利用されます。これらの理解と使用法を習得することは、Javaプログラミングにおいて必要不可欠です。

Javaオブジェクト指向の理解

次は、Javaオブジェクト指向の理解についてです。以下の点を解説します。

・クラスとオブジェクト

・継承

・インターフェース

・パッケージ

・例外処理

１つずつ見ていきましょう。

クラスとオブジェクト

Javaのオブジェクト指向プログラミングにおいて、「クラス」と「オブジェクト」は中心的な概念です。クラスは設計図のようなもので、オブジェクトを生成するためのテンプレートとなります。クラスにはフィールド（属性）とメソッド（機能）が定義され、これらがオブジェクトの状態と振る舞いを決定します。

一方、オブジェクトはクラスから生成されるインスタンスで、具体的な値を持つ状態と、それに基づく振る舞いを持ちます。たとえば「人間」を表すクラスがあるとすれば、そのインスタンスとして「田中さん」や「佐藤さん」など具体的な人物（オブジェクト）を生成することができます。

このように、クラスとオブジェクトを理解し活用することで現実世界の事象をコード上に自然に表現することが可能になります。この概念の理解はJavaプログラミングを効率よく進めるために重要です。

継承

「継承」はJavaの重要な概念です。継承とは、既存のクラス（親クラス）のプロパティやメソッドを新しいクラス（子クラス）が受け継ぐことを指します。

この機能を使うことで、コードの再利用を可能にし複数のクラスで共通の機能を持つことができます。これにより開発効率の向上とともにプログラムのメンテナンスやバグの修正が容易になります。

インターフェース

インターフェースはJavaのオブジェクト指向プログラミングの重要な概念で、クラスの設計図ともいえます。必要なメソッドを定義しそのインターフェースを実装するクラスは必ずそのメソッドを持つ必要があります。このように、インターフェースは実装するクラスが持つべき振る舞いを定めるのです。

たとえばAmazonのサイトで商品を検索し購入する機能を表現するインターフェースを考えてみましょう。このインターフェースには商品検索と購入の2つのメソッドが定義されています。そして、このインターフェースを実装する全てのクラスは、商品検索と購入の機能を持つようになります。

パッケージ

Javaプログラミングにおける「パッケージ」は、クラスやインターフェースの集合体であり、コードの管理と保守を容易にします。

パッケージは、関連するクラスやインターフェースを意味のあるグループにまとめる役割があります。パッケージ名は通常、ドメイン名の反転形式を採用します。たとえばcom.example.myappのようになります。これにより企業や組織ごとに一意のパッケージ名を確保でき、クラスやインターフェースの名前衝突を避けることができます。

またパッケージは名前空間としても機能し、クラスやインターフェースが他のパッケージのメンバーと名前が衝突しても、パッケージ名が異なれば問題なく動作します。これにより、大規模なプロジェクトでも効率的にコードの管理と保守が可能となります。

例外処理

例外処理は、Javaプログラミングでは欠かせない知識です。プログラムを実行中に何らかの原因でエラーが発生した場合、例外処理を用いることでプログラムのクラッシュを防ぎ、エラーの情報を取得することが可能です。Javaでは、try-catch文を使って特定のエラーを「捕捉」しその場合の対処法を記述します。

またJava では例外クラスを定義することで独自の例外も作成することが可能です。これによりより具体的なエラーメッセージを出力したり、より精緻なエラーハンドリングが可能になります。例外処理を効果的に使用することで耐障害性と信頼性の高いシステムを構築することが可能になります。

Javaプログラミングのエコシステムとトレンド

次に、Javaプログラミングのエコシステムとトレンドについてまとめます。以下の点について解説します。

・Javaのフレームワーク

・Java開発ツール

・コード管理とバージョン管理

・テスト駆動開発(TDD)

・フロントエンドとの連携技術

1つずつ見ていきましょう。

Javaのフレームワーク

Java開発では複数のフレームワークが使用されます。フレームワークとはプログラムの骨組みのようなもので、開発の効率化や品質向上に寄与します。Javaの主なフレームワークには、Spring、Struts、Hibernateなどがあります。

Springは企業レベルの開発でよく使われ、軽量で柔軟性が高いのが特徴です。StrutsはJavaでのWebアプリケーション開発を助けるフレームワークで、MVCモデルが採用されています。Hibernateはデータベース操作を簡単にするためのフレームワークで、Javaのオブジェクトを直接データベースにマッピングします。

これらのフレームワークを使うことでコードの再利用性や保守性が向上し、より質の高いアプリケーション開発が可能となります。なお各フレームワークはそれぞれ異なる特性や用途を持つため、開発するアプリケーションの要件によって最適なものを選択することが重要です。

Java開発ツール

Java開発には、効率的にコードを書き、問題を解決できるツールが必須です。

たとえば統合開発環境(IDE)に代表される「Eclipse」や「IntelliJ IDEA」は、コード補完やリファクタリングなどの機能を提供して、開発者の手間を減らします。ビルドツールの「Maven」や「Gradle」はプロジェクトの構築や依存性管理を自動化し、一貫性と再現性を保証します。コード解析ツールの「SonarQube」は、コードの品質を維持するために必要な品質評価やバグ検出を行います。バージョン管理システム「Git」は、チームでの開発を円滑に進めるため不可欠なツールです。

これらのツールの使い方を身につけることで、Java開発の生産性と品質を向上させることが可能です。

コード管理とバージョン管理

コード管理とバージョン管理は、Java開発における重要な作業の一部です。これにより複数人で作業を行っても、各々が変更したコードが衝突することなく管理することが可能となります。

具体的なツールとしては「Git」が主流で、全世界の開発者から高い評価を受けています。Gitは分散型バージョン管理システムであり、各開発者のローカル環境に完全なコードの履歴を持つことができます。

また企業例としてはGitHubが有名で、Gitのリポジトリホスティングサービスを提供しており、多くの開発者や企業が利用しています。これによりチームでの開発がスムーズに進行しコードの品質保持にも寄与します。

テスト駆動開発(TDD)

テスト駆動開発（TDD）は、品質の高いコードを短期間で開発するためのアプローチです。

まず最初にテストケースを作成し、そのテストケースを満たすためのコードを書くという手法を取ります。これによりコードが意図した通りに動作することを保証し、また後からのコード改修や機能追加もスムーズに行えます。

とくに大規模なプロジェクトでは、この方法を用いることでバグを早期に発見し修正することが可能となります。

フロントエンドとの連携技術

Java開発では、必ずしもバックエンドだけでなくフロントエンドとの連携も重要な要素です。フロントエンドとは、ユーザーが直接触れる部分、つまりWebサイトの見た目や動きを制御する技術のことを指します。 Javaとフロントエンド技術との連携は、主にJavaScriptやHTML、CSSといった言語によって行われます。

具体的には、Javaで作成されたデータをJSON形式で出力しそれをJavaScriptで取得してフロントエンドに表示する、Ajaxという技術がよく用いられます。またJavaではJSP(JavaServer Pages)やThymeleafなどのテンプレートエンジンを用いてHTMLを動的に生成しフロントエンドに反映することも可能です。

これによりJavaとフロントエンド技術を使ったウェブアプリケーション開発が可能となっています。上手く連携させることでより効率的でユーザーフレンドリーなウェブサイトを作り上げることができます。