ジェネリクスとは何か、そしてなぜ使うのか?

Question

Accepted Answer

**ジェネリクス**により、呼び出し元が指定する**型パラメータ**を使用して機能するクラス、インターフェース、メソッドを記述できます — **コンパイル時型安全性**を提供し、キャストを排除します。コレクションフレームワークと再利用可能なライブラリを支えています。 ## ジェネリクスが解決する問題 ```java // ❌ before generics (or with raw types) — no type safety, requires casts List list = new ArrayList(); list.add("hello"); list.add(42); // oops — anything can go in String s = (String) list.get(1); // ClassCastException at RUNTIME! 💥 // ✅ with generics — the type is enforced at COMPILE time List list = new ArrayList<>(); list.add("hello"); list.add(42); // ❌ compile error — caught immediately String s = list.get(0); // no cast needed — known to be String ``` ジェネリクスは型エラーをランタイム（`ClassCastException`）から**コンパイル時**に移動させ、手動キャストの必要性を排除します — コードをより安全で清潔にします。 ## ジェネリッククラスとメソッド ```java // a generic class — T is a type parameter filled in by the user public class Box { private T value; public void set(T value) { this.value = value; } public T get() { return value; } } Box b = new Box<>(); // T = String b.set("hi"); String x = b.get(); // typed, no cast // a generic method public static T firstElement(List list) { return list.get(0); } ``` ## 制限された型パラメータ ```java // T must be Number (or a subclass) — lets you call Number methods public static double sum(List list) { double total = 0; for (T n : list) total += n.doubleValue(); // safe — T is a Number return total; } ``` ``は型パラメータを制約し、その型のメンバーを安全に使用できるようにします。 ## ワイルドカード ```java List nums; // "some subtype of Number" — read (producer) List sink; // "Integer or a supertype" — write (consumer) // PECS: Producer Extends, Consumer Super ``` ワイルドカードは、型の範囲を受け入れるべきメソッドパラメータに柔軟性を追加します。 ## 型消去（Javaの注意点） ```java // generics are a COMPILE-TIME feature — erased at runtime (for backward compatibility) List a = new ArrayList<>(); List b = new ArrayList<>(); a.getClass() == b.getClass(); // true — both are just ArrayList at runtime // consequence: can't do `new T()` or `instanceof List` ``` Javaはジェネリクスを**型消去**により実装します — 型パラメータはコンパイル時に存在しますが、ランタイムで削除されます。これにはいくつかの制限があります。 ## なぜ重要なのかジェネリクスは現代的なJavaに不可欠です — コンパイル時型安全性（型エラーを早期に捕捉し、ランタイム`ClassCastException`として発生させません）を提供し、冗長でエラーが起きやすいキャストを排除し、再利用可能で型に柔軟なコードを実現します。コレクションフレームワーク全体（`List`、`Map`）と数え切れないほどのライブラリの基盤です。ジェネリッククラス/メソッド、制限された型パラメータ、ワイルドカード（PECS）、および型消去の注意点を理解することで、ジェネリックAPIを正しく使用でき、独自の再利用可能で型安全な抽象化を設計できます — 堅牢で保守性の高いJavaを記述するための中心的なスキルです。