【java】配列に格納したインスタンスのフィールドの値について

Question

javaを勉強中のものです。
配列に格納したインスタンスフィールドの値について分からないことがあります。

public abstract class Character1 {

	private String name;

	private int hp;

	public abstract void attack(Matango m);

	public abstract void run();

	public String getName() {

		return this.name;

	}

	public int getHp() {

		return this.hp;
	}

	public void setName(String name) {

		this.name = name;
	}

	public void setHp(int hp) {

		this.hp = hp;

	}


}

public class Hero extends Character1 {

	String name = "ミナト";
	int hp = 100;

	//戦う
	public void attack(Matango m) {

		System.out.println(this.name + "の攻撃!" );
		m.hp -= 5;

		System.out.println("5ポイントのダメージ");
	}

	//逃げる

	public void run() {

		System.out.println(this.name + "は逃げ出した!");

		
	}

	void sleep(){

		this.hp = 100;

		System.out.println(this.name + "は、眠って回復した。！");
	}

	


}	

public class Test {

	public static void main(String[] args) {

		Character1[] c = new Character1[5];

		c[0] = new Hero();

		c[1] = new Hero();

		c[2] = new Thief();

		c[3] = new Wizard();

		c[4] = new Wizard();

		System.out.println(c[0].getHp());

		for (Character1 ch : c ) {

			ch.setHp(ch.getHp() + 50);
		}




	}


}

public class Thief extends Character1 {

	private String name = "Thief";

	private int hp = 50;

	public void attack(Matango m) {

		System.out.println(this.name + "の攻撃!" );
		m.hp -= 5;

		System.out.println("5ポイントのダメージ");
	}

	//逃げる

	public void run() {

		System.out.println(this.name + "は逃げ出した!");

	}


}

上記のTest.javaにおきましては、配列「c」に５つのインスタンスを格納していると解釈しているのですが、配列にインスタンスを全て格納した後に、「System.out.println(c[0].getHp());」とすると、「0」が出力されます。ここで分からない部分なのですが、Heroクラスにおいて、「int hp = 100」とCharacterクラスのフィールドをオーバーライドしています。ですので、c[0]に格納されているインスタンスの「hp」は、「100」になると思うのですが、何故「0」が出力されるのでしょうか...？

Answer 1

原因：

基底クラスにあるフィールドhpと同名のフィールドを派生クラスで定義するとそれはオーバーライドという意味ではなく２つのフィールドはインスタンスの中に別のフィールドとして存在する結果になります。
派生クラス内でhpという名前でアクセスすると派生クラスのフィールドがアクセスでき、基底クラス内でhpという名前でアクセスすると基底クラスのフィールドアクセスの意味になります。派生クラスでsuper.hpと書くと基底クラスの方のhpにもアクセスできます(アクセスが許可されている限りは)。getHpは基底クラスに定義されたメソッドですのでこの中のhpは基底クラスのフィールドの意味になり、基底クラスのフィールドはどこでも設定されてないので言語仕様で定められたデフォルト値、即ち0のままです。

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言語仕様書の8.3章にこうしたhidingの仕様の記述があります。

If a class declares a field with a certain name, then the declaration of that field is said to hide any and all accessible declarations of fields with the same name in superclasses, and superinterfaces of the class.

https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se10/html/jls-8.html#jls-8.3

対処：

フィールドを「オーバーライドできるもの」と考えないでください。基底クラスで定義しているフィールドの名前を派生クラスでも知っているなら自分で同名のフィールドを定義するのは避けるべきです。

派生クラスで基底クラスのデフォルト値を変えたいなら「基底クラスを定義するときに派生クラスで任意の値に初期化できるように配慮した設計をするのが妥当」です。基底クラス・派生クラスともにインスタンスの初期化はコンストラクターを定義してそこで行いましょう。

class Character {
  private int hp;
  protected int getHp() {...}
  protected void setHp(int value) {...}

  Character(int initialHp) {
    this.hp = initialHp;
  }

}

class Hero extends Character {
  Hero() {
    super(100);
  }
}

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余談ですが、基底クラスでgetter/setterを定義するなら派生クラスだろうがなんだろうが基底クラス以外のどのクラスに対してもこのフィールドに直接アクセスを許すのは不合理であり、privateにして直接アクセスを禁止すべきと思います。逆にアクセスを許すならgetterやsetterはいらないとも言えます。だってせっかく用意しても派生クラスがgetter/setterを介さずに直接参照・設定してしまうかも知れないのでgetter/setterが「自分だけがその属性をアクセスする際に呼び出される」と仮定できなくなるからです。
setterで「Hpが0になったら死ぬ」という処理をせっかく仕込んでも派生クラスでhp = 0;なんて処理を書いてしまったらどうなりますか？別の場所で「死ぬ」という配慮をしなくてはならなくなりますよね？それは「hpが0になったら死ぬ」という仕様を「あちこちで配慮」しなくてはならない＝＞配慮をどこか一か所で間違うと正しく動かなくなる設計＝＞バグが入り込みやすい設計」ということになります。

Comments

[newyee]

ご丁寧なご回答、ありがとうございます。
参考書で勉強している際に、「親クラスのメンバを子クラス側で上書きすることを、オーバーライドという」との部分を読み、この場合のフィールドも再定義による上書き「オーバーライド」できるのではないかと思ったんですよね...
getter/setter を基底クラスで定義しておいた場合、基底クラスのフィールドが参照されるということや、インスタンスの初期化をコンストラクタで行う、という点につきましても、大変勉強になりました。ありがとうございます。
余談でご説明下さった内容に関しましては、まだまだ自分の勉強不足故、理解できない部分もあったのですが、勉強を進めていき、ご回答くださった内容が理解できるよう勉強に励みたいと思います！