Javaとプログラミングの基礎

この章で得られるスキル：

• ✅ 自分で「Hello World」プログラムを書いて実行できる
• ✅ プログラムがどのように動くかをイメージできる
• ✅ Javaがどんな場面で使われているかを説明できる
• ✅ プログラムコードを読みやすく整理できる

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1. プログラミング言語とは

プログラミング言語の役割

コンピュータは、人間の言葉をそのまま理解することができない。
そのため、コンピュータが理解できる特別な言葉（プログラミング言語） を使って指示を出す必要がある。

例：人間の言葉とプログラミング言語の違い

人間の言葉: 「画面に『こんにちは』と表示して」
↓ コンピュータは理解できない
↓ プログラミング言語で書く必要がある
Java: System.out.println("こんにちは");

プログラミング言語を使うことで、コンピュータに正確な指示を出すことができる。

プログラミング言語にはバージョンがある

プログラミング言語は、時間とともに進化している。
そのため、同じ言語でもバージョンによって書き方や機能が変わる ことがある。

例：Javaのバージョン

• Java 8（2014年リリース）
• Java 11（2018年リリース）
• Java 17（2021年リリース）
• Java 21（2023年リリース）

例：他の言語のバージョン

• Python 2 と Python 3（書き方が大きく変わった）
• JavaScript ES5 と ES6（新しい機能が追加された）

本教材では、Java 17以降を前提として学習を進める。

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2. Javaとは

Javaの特徴

Javaは、1995年にSun Microsystems（現在はOracle）が開発したプログラミング言語である。
以下のような特徴がある：

特徴	説明
どこでも動く	Windows、Mac、Linuxなど、異なるOS上で同じプログラムが動く
安全	型チェックやメモリ管理が厳格で、エラーを防ぎやすい
高速	実行速度が速く、大量のデータを扱うシステムに向いている

「どこでも動く」について

現代では、Python、JavaScript、Goなど、メジャーな言語の大半はどこでも動く。
Javaが登場した1995年当時は、OSごとに異なるコンパイルが必要な言語が多く、「どこでも動く（Write Once, Run Anywhere）」は革新的な宣伝文句だった。
現在でもJavaの「どこでも動く」特性は重要だが、かつてほど独自の強みではなくなっている。

Javaを学ぶメリット

Javaを学ぶことには、以下のようなメリットがある：

1. 求人が多い
   企業の業務システムで広く使われているため、Javaエンジニアの求人が多い。

2. Androidアプリ開発ができる
   Androidアプリの開発にJavaが使われている（KotlinもあるがJavaの知識があると理解しやすい）。

3. 大規模な開発に向いている
   銀行システムや企業の基幹システムなど、大規模で安全性が求められるシステムに使われている。

Javaが使われている場面

Javaは、以下のような場面で使われている：

• Webアプリケーション（ECサイト、業務システムなど）
• Androidアプリ（スマートフォンアプリ）
• 業務システム（銀行、証券、保険など）
• 組み込みシステム（家電製品、自動車など）

Javaが適さない場面

Javaは汎用性が高い言語だが、以下のような場面では他の言語が選ばれることが多い：

• 機械学習・データ分析：PythonやRが主流
• スマートフォンアプリ：iOS開発ではSwift、Android開発ではKotlinが主流（Javaも使えるが、新規開発ではKotlinが推奨される）
• 軽量なスクリプト：ShellやPythonが適している
• リアルタイム処理：CやC++が適している

ただし、これらの場面でもJavaが使われないわけではない。
プロジェクトの要件やチームのスキルセットによって、適切な言語が選ばれる。

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3. Eclipseとは

Eclipseの役割

Eclipse（エクリプス） は、Javaプログラムを書くための統合開発環境（IDE: Integrated Development Environment） である。

メモ帳でもJavaプログラムを書くことはできるが、Eclipseを使うと以下のようなことができる：

機能	説明
コードの補完	入力中にコードの候補を表示してくれる
エラーチェック	書いたコードにエラーがあると、その場で教えてくれる
実行	ボタン一つでプログラムを実行できる
デバッグ	プログラムの動きを一行ずつ確認できる

本教材では、Eclipseがインストール済みであることを前提として進める。

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4. 最初のJavaプログラム：Hello World

それでは、実際にJavaプログラムを書いて実行してみよう。
細かいことは後で説明するので、まずは動かしてみることが大切である。

Hello Worldプログラム

以下は、Hello World という文字を画面に表示する、最も基本的なJavaプログラムである。

public class HelloWorld { public static void main(String[] args) { System.out.println("Hello World"); } }

実行してみよう: 上のコードを実行すると、画面に Hello World と表示される。

Eclipseでの実行手順

Eclipseで実際にHello Worldプログラムを実行する手順は以下の通り：

1. 新規Javaプロジェクトを作成

   • ファイル → 新規 → Javaプロジェクト
   • プロジェクト名を入力（例：HelloWorldProject）
   • 完了をクリック

2. 新規クラスを作成

   • プロジェクトを右クリック → 新規 → クラス
   • クラス名を入力（例：HelloWorld）
   • public static void main(String[] args)にチェックを入れる
   • 完了をクリック

3. コードを書く

   • mainメソッドの中に、System.out.println("Hello World");を書く

4. 実行する

   • 上部のツールバーにある緑色の実行ボタンをクリック
   • コンソールにHello Worldと表示される

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5. プログラムの大原則

先ほど書いたHello Worldプログラムを例に、プログラミングの大原則を学ぼう。

Hello Worldプログラムの再掲

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello World");
    }
}

このコードを例に、以下の大原則を説明する。

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原則1: Javaではmainメソッドを起点に実行が始まる

Javaプログラムは、mainメソッドを起点に実行が始まる。

public static void main(String[] args) {
    // ここから実行が始まる
}

どんなに長いプログラムでも、必ずmainメソッドがエントリーポイント（開始地点） になる。
mainメソッドがないと、プログラムは実行できない。

mainメソッドの詳しい意味は後の章で学ぶ。今は「プログラムの開始地点」と覚えておけば良い。

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原則2: プログラムは上から下に実行される

mainメソッドの中の処理は、書かれた順番に上から下に実行される。

public static void main(String[] args) {
    System.out.println("1行目");
    System.out.println("2行目");
    System.out.println("3行目");
}

実行結果:

1行目
2行目
3行目

これは当たり前のように思えるかもしれないが、プログラミングの最も基本的なルールである。

実行してみよう:

public class Example { public static void main(String[] args) { System.out.println("1行目"); System.out.println("2行目"); System.out.println("3行目"); } }

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原則3: {}（波括弧）でブロックを作り、処理をまとめる

{}（波括弧） は、複数の処理をまとめて1つのブロックにするために使う。

Hello Worldプログラムを見てみよう：

public class HelloWorld {  // ← ブロック1の開始
    public static void main(String[] args) {  // ← ブロック2の開始
        System.out.println("Hello World");
    }  // ← ブロック2の終了
}  // ← ブロック1の終了

このプログラムには2つのブロックがある：

• ブロック1：public class HelloWorld { ... }（外側のブロック）
• ブロック2：public static void main(String[] args) { ... }（内側のブロック）

ブロックは入れ子構造（ネスト）になることがある。
今回は、親のブロック（クラス）の中に子のブロック（mainメソッド）があるという構造になっている。

{でブロックが始まり、}でブロックが終わる。 今はHelloWorldプログラムには2つのブロックがあること、入れ子構造になっていることが分かれば十分である。詳しくは後の章で学ぶ。

よくあるエラー：波括弧の対応ミス

波括弧{と}の対応が取れていないとエラーになる。

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello World");
    }
// } が足りない！エラー

エラーメッセージ例：

error: reached end of file while parsing

原因： 開き括弧{の数と閉じ括弧}の数が一致していない。

解決策：

• Eclipseでは、波括弧をクリックすると対応する波括弧が強調表示される
• 自動整形機能（Ctrl + Shift + F）を使うと、対応が取れていない箇所が分かりやすくなる

予防策： {を書いたら、すぐに対応する}も書いてから、中身を書くと良い。

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原則4: セミコロン;で命令の終わりを示す

Javaでは、1つの命令の終わりに必ずセミコロン;を付ける。

System.out.println("Hello World");  // セミコロンで終わる

セミコロンを忘れると、エラーになる：

System.out.println("Hello World")  // エラー！セミコロンがない

よくあるエラー：セミコロン忘れ

初学者が 最もよく遭遇するエラー がセミコロン忘れである。

エラーメッセージ例：

error: ';' expected

原因： 命令の最後にセミコロン;を付け忘れている。

解決策： エラーが出ている行の最後にセミコロンを追加する。

ポイント： エラーメッセージは英語だが、「expected」は「期待していた」という意味。 「;が期待されていた」＝「セミコロンがあるべきだった」ということ。

Javaでは、セミコロンがあれば改行しなくても良い。 つまり、以下のように1行で書くこともできる：

public class HelloWorld { public static void main(String[] args) { System.out.println("Hello World"); } }

セミコロン;で命令が区切られているので、改行がなくてもJavaは理解できる。

ただし、これでは非常に読みにくい。
だから、適切な場所で改行して、読みやすくする必要がある。

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原則5: インデント（字下げ）で構造を見やすくする

インデント（字下げ） は、プログラムの構造を見やすくするために使う。

先ほどのHello Worldプログラムを、3つのパターンで比較してみよう：

パターン1: 改行なし（1行で書く）

public class HelloWorld { public static void main(String[] args) { System.out.println("Hello World"); } }

非常に読みにくい。 どこがブロックの始まりで、どこが終わりか分かりにくい。

パターン2: 改行あり、インデントなし

public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Hello World");
}
}

改行はあるが、どこがどのブロックに属しているかが分かりにくい。

パターン3: 改行あり、インデントあり（推奨）

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello World");
    }
}

最も読みやすい。 ブロックの構造が一目で分かる。

ルール:

• ブロック{}の中に入るコードは、1段階インデントする
• ブロックがネストする（入れ子になる）場合は、さらに1段階インデントする

インデントは、スペース4つまたはタブ1つのいずれかに統一するのが一般的である（チームによって異なるため、所属チームのルールに従う）。
Eclipseでは、自動整形機能でインデントをそろえられる。

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補足: どこで改行できるか？

Javaでは、セミコロン;の他にも、.（ドット）など、改行できる箇所がいくつかある。
逆に、改行してはいけない箇所もある。

ただし、今は細かいルールを覚える必要はない。

基本方針:

• 読みやすいと思う箇所で改行してみる
• エラーが出たら、改行を元に戻す

こうした 「とりあえずやってみて、何がダメで何がいいのか体験して学ぶ」 ことが、 プログラミング上達の近道である。

Eclipseがエラーを教えてくれるので、安心して試してみよう。

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コードの説明（振り返り）

改めて、Hello Worldプログラムの各部分を簡単に説明する。

public class HelloWorld {

• public class HelloWorld は、HelloWorldという名前のクラスを定義している。
• クラスとは何かは、後の章で詳しく学ぶ。今は「プログラムの入れ物」と思っておけば良い。

    public static void main(String[] args) {

• public static void main(String[] args) は、プログラムのエントリーポイント（開始地点） である。
• Javaプログラムは、必ずこのmainメソッドから実行が始まる。
• mainメソッドの詳細は、後の章で学ぶ。

        System.out.println("Hello World");

• System.out.println("Hello World"); は、画面にHello Worldという文字を表示する命令である。
• printlnは「print line（行を印刷する）」の略で、文字を表示して改行する。
• "Hello World"のように、"（ダブルクォート）で囲むと、それは文字列として扱われる。

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6. Java 21以降の簡潔な書き方（参考）

Java 21以降では、より簡潔な書き方も可能になった：

// Java 21以降の簡潔な書き方（参考）
void main() {
    System.out.println("Hello Java!");
}

ただし、本教材では従来の書き方（public classやpublic static void mainを使う書き方）を使用する。

理由:

• 従来の書き方は広く使われており、既存のコードや他の教材でもよく見かける
• 最新の書き方はまだ普及しておらず、ネット上に情報が少ない

将来的に、Java 21以降の書き方が主流になれば、その時に学び直すこともできる。

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7. コメント

プログラムの中に、人間が読むためのメモを書くことができる。
これをコメントという。

コメントは、プログラムの実行には影響しない。

1行コメント

//を使うと、その行の//以降がコメントになる。

// これはコメントです
System.out.println("Hello World");  // 画面に表示する

複数行コメント

/* */を使うと、複数行にわたるコメントを書ける。

/*
 * これは複数行の
 * コメントです
 */
System.out.println("Hello World");

なぜコメントが必要か

コメントは、以下のような場面で役立つ：

• 後で見返したとき：自分が書いたコードを後で見返すとき、何をしているか忘れていることがある
• 他の人が読むとき：チーム開発では、他の人が自分のコードを読むことがある
• 複雑な処理の説明：難しい処理をしている部分に説明を付けると、理解しやすくなる

例：コメントがあると分かりやすい

public class Example { public static void main(String[] args) { // 消費税込みの金額を計算する int price = 1000; double taxRate = 0.1; double total = price * (1 + taxRate); System.out.println("税込価格: " + total); } }

やってみよう:

• 上のコードを実行してみよう
• taxRateの値を0.08に変えて、結果がどう変わるか確認してみよう

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まとめ

この章では、以下のことを学んだ：

• プログラミング言語は、コンピュータに指示を出すための特別な言葉である
• Javaは、世界中で使われている信頼性の高い言語で、求人が多く、様々な場面で活用されている
• Eclipseは、Javaプログラムを書くための便利なツールである
• Hello Worldプログラムを書いて実行できた
• プログラムの大原則：
  • （Java特有） Javaではmainメソッドを起点に実行が始まる
  • （共通） プログラムは上から下に実行される
  • （共通） {}でブロックを作り、ブロックは入れ子構造になることがある
  • （Java特有） セミコロン;で命令の終わりを示す
  • （共通） インデントで構造を見やすくする
• 「とりあえずやってみて、体験して学ぶ」 ことがプログラミング上達の近道である
• コメントを使って、プログラムにメモを残すことができる

次の章では、変数について学ぶ。
変数は、プログラムの中でデータを保存するための「箱」のようなものである。