has-aフィールドのカプセル化について

Question

前提

〇質問について
・javaのカプセル化に関する質問です。
・エラーは出ておらず、参考書のソースコードに関する疑問点です。

〇ソースコードの大まかな構成について
・Wizardクラス（魔法使い）、Wandクラス（杖）、Heroクラス（勇者）があります。
・今回、質問したいのはWizardクラスについて。
・WizardクラスはWandクラスのインスタンスをフィールドに持ちます。
・WizardクラスはHeroクラスのHpフィールド（体力）を回復させるメソッドを持ちます。
・すべてのクラスにおいて、フィールドはprivate、メソッドとクラスはpublicとします。
・すべてのクラスにおいて、ゲッターとセッターがあります。

疑問に感じること

javaの参考書で出てきたソースコードが納得いきません。
以下の２点に疑問を感じます。

①他クラスのインスタンス(wand)をWizardクラスがフィールドにもつこと。（ソースコード4行目）
Wizardクラスには他クラスのインスタンスwandがあります。
ここに文法的な違和感があります。
Wandクラスは確かにpublicです。
しかしフィールドはprivateです。
Wizardクラスのフィールドにwandを持てるものなのでしょうか。
その際、ゲッターやセッターを用いなくてよいのでしょうか。

②自分のフィールドにあるwandを取得する際にゲッターを使っていること。（ソースコード10行目）
healメソッド内でwandの値？を取得しています。
wandは確かに他クラス（Wandクラス）のフィールドですが、Wizardクラスのフィールドでもあります。なぜゲッターが必要なのでしょうか。

該当のソースコード

public class Wizard {
	private int hp;
	private int mp;
	private String name;
	private Wand wand;

	public void heal(Hero h) {
		int basePoint = 10;
		int recoverPoint =
				(int)(basePoint * this.getWand().getPower());
		h.setHp(h.getHp() + recoverPoint);
		System.out.println(h.getName() + "のHPを" + recoverPoint + "回復した！");
 	}

	public int getHp() {
		return hp;
	}

	public void setHp(int hp) {
		this.hp = hp;
	}

	public int getMp() {
		return mp;
	}

	public void setMp(int mp) {
		this.mp = mp;
	}

	public String getName() {
		return name;
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}

	public Wand getWand() {
		return wand;
	}

	public void setWand(Wand wand) {
		this.wand = wand;
	}

}

package sitsumon0627_1;

public class Wand {
	private String name;
	private double power;

	public String getName() {
		return name;
	}

	public double getPower() {
		return power;
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}

	public void setPower(double power) {
		this.power = power;
	}

}

package sitsumon0627_1;

public class Hero {
	private int Hp;
	private String name;

	public int getHp() {
		return Hp;
	}

	public void setHp(int hp) {
		Hp = hp;
	}

	public String getName() {
		return name;
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}


}

Comments

[m.ts10806]

全てのクラスを提示してください。でないとなんとも言えません。
ただ、

> インスタンスの取得にはゲッターやセッターを用いなくてよいのでしょうか。

setWand() getWand() がありますし、自身のクラスからでさえthis.getWand()と呼び出していますが、そういう話ではなくて？

[Daregada]

「Javaの言語仕様としてできるかどうか」と、「オブジェクト指向的にやっていいことなのかどうか」のどちらについて疑問なのか、明確にされるといいかと思います。
privateのフィールドに特定のwandのインスタンスを保持しておき、なおかつアクセスには(可能な限り)ゲッター/セッターを使うことの何が疑問なんでしょうか。

[kobe2018]

m.ts10806さん
wandはWandクラスのインスタンスです。
追記しましたが、Wandクラスはフィールドのnameもpowerもprivateです。
つまりwandのフィールドを読み込んだり、書き込んだりするにはゲッターやセッターが必要です。

にもかかわらずWizardクラスでwandをフィールドに設定しているのが違和感を感じました。
ここではゲッターやセッターを用いていません。

わかりづらくてすみません。

[kobe2018]

Daregadaさん
Javaの言語使用としてできるかどうか、です。
言葉足らずですみません。

wandのインスタンスをWizardが持てることに違和感を感じました。
なぜならwandのフィールドはprivateだからです。
privateなフィールドを参照する際にはゲッターやセッターを用いるべきだと考えました。

[m.ts10806]

> wandはWandクラスのインスタンスです。

でも、wandという変数はWizard クラスのプロパティです。
プロパティがWandという型を当てられただけです。

[kobe2018]

すみません。プロパティをまだ理解していません。
ネットで調べてきます。

[m.ts10806]

あごめんなさい。Javaなら「メンバ変数」と表現したほうが良かったですね。失礼しました。

[Daregada]

Wandクラスのフィールドname, powerがprivateなことと、WandクラスのインスタンスをWizardクラスのインスタンスが持てることには直接の関係はありません。Wandクラスがpublicなので、どんなクラスのインスタンスもWandクラスのインスタンスを生成して保持できます。
もちろん、Wandクラスのインスタンスを保持しているからといって、直接nameやpowerは参照できませんが、そんなことしていないでしょう? プロパティ……じゃなかった、ゲッター/セッターを通じてそれらにアクセスしているはずです。

[kobe2018]

Wanクラスはpublic
Wanフィールドはprivate
そのため、フィールドにアクセスするにはゲッターやセッターが必要。
だが、インスタンスは自由に作れる。そしてその新しく作ったインスタンスのフィールドの設定はゲッターやセッター。
という認識でよろしいでしょうか。

[m.ts10806]

一応、StringやintもWandと同じくオブジェクトですけど、ちゃんとそれらが持つ機能にアクセスできますよね。それと同じです。(雑な説明ですが)

[Daregada]

あと、確かにWizardクラスのインスタンスからは、privateなフィールドwandに直接アクセスできますが、後でwandの実装を変えたくなったときに直接アクセスしていると修正箇所が多くなります。
例えば、「実はこの世界のワンドは使い捨て。一回起動すると燃え尽きてしまうのだ。そのためにワンドは……LIFOなスタックに積んで置いて上からひとつずつ使うことになる」(後半創作力が力尽きた)なんてことになったとしても、自クラス内でgetWandとsetWandを通じてアクセスしていれば、getWandとsetWandをスタックからpop/pushするように書き替えるだけで済みますし……たぶんね。

[kobe2018]

確かにカプセル化のメリットとして書き換えが容易というものがありました。
わかりやすい例までありがとうございます！

[kobe2018]

お二方、ありがとうございます！

Answer 1

フィールドがprivateなのにも関わらずインスタンスをWizardクラスのフィールドに持てるものなのでしょうか。

持てます。アクセス修飾子がどのようなものか確認してください。

Wizardクラスがwandをprivateで持っているのですから、privateの効力があるのはWizard以外のクラスに対してです。

public class Program{
    public static void main(String[] args) {
        Wizard w = new Wizard();
        w.setWand(new Wand());
        System.out.println(w.wand); //compile error 
    }
}

なぜゲッターが必要なのでしょうか。

いいえ、必要ではありません。下記のようにしても動作します。

int basePoint = 10;
int recoverPoint = (int)(basePoint * this.wand.getPower());
h.setHp(h.getHp() + recoverPoint);
System.out.println(h.getName() + "のHPを" + recoverPoint + "回復した！");

つまり、今回の場合はgetWand()を通してWandのインスタンスを取得しても、privateなフィールドを直接参照しても結果は変わりません。

Comments

[BluOxy]

質問②に対する私の回答は「Javaの言語仕様としてできるかどうか」で、「オブジェクト指向的にやっていいことなのかどうか」ではありません。私ならgetterを通して取得すると思います。

[kobe2018]

回答ありがとうございます。
オブジェクト指向的な観点ではgetterをつかうということでしょうか。
なぜ、自分のprivateなフィールドにゲッターを使うのか教えて頂けますか。

[BluOxy]

> 私ならgetterを通して取得すると思います。

ここはあまり他意はなく、今回の場合、自分のクラスのprivateなフィールドに対して、直接値を取得・変更するのも構いません。

> なぜ、自分のprivateなフィールドにゲッターを使うのか教えて頂けますか。

フィールドは、その型通りであればどんな値でも取得・設定できます。反対に書けば、取得・設定できうるリスクがあります。ですが、privateな場合は外から変更ができませんから、安全です。しかし、値を公開したいケースがあります。

その手段がgetter/setterです。しかし、そのまま値を取得・設定できてしまうと次に意図しない利用をされるリスクが発生します。そのような場合、getter/setter内に処理を記述し、制限を設けることができます。

制限を設けることで、外部のクラスはそのクラスで公開されているgetter/setterメソッドを利用し、そのクラスの設計者が意図しないような利用を防ぐことができます。

[kobe2018]

丁寧に回答いただき、誠にありがとうございます！

Answer 2

質問の日本語の文章だけで判断したのですが、杖は魔法使いの言うことを100%聞きますか？魔法使いが杖に「粉々にくだけろ」と唱えると粉々にくだけますか？それは時と場合によると思います。そして魔法使いが杖に対して粉々にくだけていいかどうかは杖のほうで判断します。それが都合の悪い杖だと思ったら魔法使いは粉々にくだける杖に変えるだけです。

なにが言いたいかというと、魔法使いの作者と杖の作者が違うということです。オブジェクト指向におけるクラスの関係は、すべての他のクラスは他の作者が作ったものだと想定することです。package privateというアクセス修飾子もあります。それは、同じパッケージのクラスは同じ作者のものだと想定するということです。

Comments

[kobe2018]

ありがとうございます！

Answer 3

①他クラスのインスタンス(wand)をWizardクラスがフィールドにもつこと。

アクセス修飾子（public,private,protected）の理解に誤解があります。

アクセス修飾子は、修飾しているクラス、メソッド、変数に対し公開範囲を指定します。
概要の説明はまずはこのリンクを読んでください。
publicな変数にはpublicなクラス、privateな変数にはprivateなクラスしか代入できないとか、そういう制限ではないことを認識してください。

②自分のフィールドにあるwandを取得する際にゲッターを使っていること。

この場合はthis.getWand()でもthis.wandでもどちらでも構わないです。結果は同じなので。しかし別の実装では同じでないかもしれません。

そもそもなぜgetter, setter を使うのか

単純にそのクラスが持つインスタンスを呼び出すだけならgetter/setterとフィールド直接参照にそれほど違いはありませんが、get/setする際に何らかの処理を行いたい場合は別です。
例えばsetWandする際、もしかしたらWizardが装備できないwandがあるかもしれないのでそれをチェックしたい場合とか、setHpする際にHp上限を超えないようにする処理などを入れたい場合があるかと思います。
getHpする際にも、本当は32000くらいHpがあるけどシステム上9999までしか表示できないので9999が返ってくるという昔のFFみたいな処理をしなければならないかもしれません。
また、もしかしたらgetter/setterに対応するフィールドがそのクラスに存在しないかもしれません。実はHPは無限なので常にgetHpは9999を返すとか。

例のクラス構成ではあまりピンとこないかもしれませんが、クラス内の構造を気にせずgetter/setterを使えば目的の情報が得られるということは今後出てくるであろう「継承」や「カプセル化」の概念を学習するときに重要になります。

Comments

[kobe2018]

アクセス修飾子に誤解がありました。
private、publicは公開範囲。
そしてその対象はクラス、フィールド、メソッドそれぞれにあるということ。
私はこの３つを混同してました。
またなぜゲッターやセッターを用いるかもわかりやすい例で回答いただき、ありがとうございました。