【初心者向け】変数・演算子の基本をサンプルコードで徹底解説

この記事では、Javaプログラミング初心者のために、基本的な変数と演算について詳しく解説します。

Javaを学ぶにあたって、変数と演算子は最初に学ぶべきといっても過言ではないほど、とても重要な内容です。
これらはデータの管理や計算をする際に利用されます。プログラムを組むための土台を作る大切な要素とも言えますね。

記事内では、Javaのデータ型や変数の定義方法、初期化や代入の手順をわかりやすく説明しています。

初心者でも理解しやすい内容になっていますので、ぜひ参考にしてくださいね。

Javaとは何か？特徴やどんなことができるか紹介

Javaとはプログラミング言語の1つで、1995年にサン・マイクロシステムズ（現在はオラクル社）によって開発された言語になります。

オラクル社は主にデータベース管理システムやエンタープライズソフトウェアを開発・提供しているのが特徴の会社です。

オラクル社で特に有名なのは、OracleデータベースやJavaプログラミング言語などが挙げられます。

Oracleデータベースは世界中で広く使われていて、実際に私も実務でOracleデータベースを利用しています。

Javaに関連する資格としては、『Java Bronz』『Java Silver』『Java Gold』などがあり、これらの資格を履歴書にかけるようになると、どのレベルのスキルを保有しているのかアピールできるので就活や転職でも役立ちますよ。

資格の詳細についてはオラクル社の公式サイトを確認してみてください。
>> Java SE 8 認定資格

Javaはプラットフォームに依存しないこと、「一度書けば、どこでも実行できる」（Write Once, Run Anywhere）という特性を持っていることから多くの開発者に利用されています。

Java言語は主に、以下のような分野で広く使われています。

1. Webアプリケーション
2. デスクトップアプリケーション
3. モバイルアプリケーション
4. エンタープライズシステム
5. ゲーム開発

ちなみに、私はWebアプリケーションでJava言語を利用しています。

Javaの特徴

次にJavaの特徴を紹介しますね。
Java言語の特徴は、以下の4点が挙げられます。

それぞれについて軽く説明入れますね。

オブジェクト指向

オブジェクト指向とは、プログラミングの考え方や設計手法の一つ。

プログラムを「オブジェクト」として捉えて、それぞれがデータと処理（メソッド）を持つように設計します。

わかりやすく動物で例えるなら、猫や犬を「オブジェクト」として考えてみましょう。
これらの動物はさまざまな色や体型、体重、種類など持っていますよね？

これを属性データとして扱います。

そして、動物は鳴いたり走ったりしますよね。これを振る舞い（処理）として扱います。

まとめると、現実世界の物事を「オブジェクト」として捉え、それぞれのオブジェクトがデータ（属性）と振る舞い（メソッド）を持つようにプログラムを設計する手法ということです。

プラットフォーム独立

Javaプログラムは特定のコンピューターやオペレーティングシステムに依存せず、Java仮想マシン（JVM）上で実行されるのが特徴です。

これにより、Windows、Mac、Linuxなど異なるプラットフォームで同じJavaプログラムを実行できるメリットがあります。

豊富なライブラリ

Javaは標準でさまざまなライブラリが用意されています。

ライブラリとは、プログラミングでよく使われる便利な機能やコードを集めたもので、役立つ機能やツールが詰め込まれています。

ファイル操作、ネットワーク通信、データベース接続、グラフィカルユーザーインターフェース（GUI）の作成など、多岐にわたる機能が用意されていてライブラリを使うことで初心者でも効率的にプログラミングを行うことができる点がメリットです。

セキュリティ

Javaの実行環境（JRE）では、アプリが勝手にPCの大切なデータを触ったり、怪しいサイトに勝手にアクセスしたりしないように、制限がかかっています。これにより、安全なアプリケーションを作れるんですね。

また、Javaのセキュリティ機能では、アプリがどの情報にアクセスできるかや、通信を暗号化するかどうかをコントロールできます。これにより、ユーザーのデータや情報を守りながら信頼できるアプリ開発が可能です。

Javaでできること

次に、Javaではどんなことができるのかについて紹介していきます。

Javaは、多岐にわたるアプリケーション開発に使える柔軟な言語です。
具体的には以下のようなことができます。

Webアプリケーション開発

Javaはサーバーサイドのプログラミング言語として非常に人気があります。
JavaサーブレットやJSPを使って、動きのあるWebアプリケーションを作成できます。

また、Springフレームワークを使えば、大規模なビジネス向けのアプリを効率的に開発可能です。

モバイルアプリケーション開発

Androidアプリケーションの開発にもJava言語が使われています。

Android StudioとJavaを組み合わせることで、パワフルなモバイルアプリが作成可能です。
モバイルアプリ開発をしたい人なら、Javaは学んでおいて損はない言語ともいえますね。

デスクトップアプリケーション開発

SwingやJavaFXといったライブラリを使えば、WindowsやMac、Linuxといった異なるOSでも同じアプリを動かせます。
異なるOSで同一アプリが動かせるのはかなりの強みとも言えますよ。

ゲーム開発

JavaはMinecraftなどの人気ゲームの開発にも使われています。

豊富なライブラリとフレームワークを利用することで、複雑なゲームロジックやグラフィックス処理を実現しているのが特徴です。

これらの機能は、Javaの柔軟性と豊富な開発ツール・ライブラリによって支えられています。

変数・式と演算子について知ろう

変数とは何か

Javaを学ぶ上で切って離せないのが『変数』という存在です。

変数とは、プログラム内でデータを一時的に保存するための場所を指します。

Javaの変数は特定のデータ型を持っており、データ型に応じた値を格納できます。
データ型が異なる変数を格納してしまうと、正しくプログラムが処理されずにエラー表示がされることも。

正しいプログラムを実施するためにも、まずはどのようなデータ型が存在するかを確認していきましょう。

Javaのデータ型

Javaのデータ型を大きく分けると、『基本型』と『参照型』の2種類のデータ型があります。

基本型

Javaにおける最も基本的なデータ型、それが基本型です。

Javaの基本型には以下のものがあります。

参照型

参照型は、オブジェクトの参照（メモリのアドレス）を保持するデータ型です。

参照型には主にクラス、配列、インターフェイスなどが含まれます。

変数の作成方法：変数の宣言と代入

データ型を確認したところで、次は変数の作成方法について解説していきますね。

変数は①宣言、②値の代入の順で実施します。

変数の宣言とは、変数の名前とデータ型を指定すること。変数の代入とは、その変数に値を設定することです。

変数の宣言をしたサンプルコードはこちら

String name;//データ型はString型で変数名はname

上記のnameという変数は、まだ宣言をしただけで中身には何も入っていません。
では、nameという変数に値を入れてみましょう。

String name; //name変数の宣言

name = "ゆるねこ先生"; //nameにテキストの値を代入

データ型は変数を最初に宣言するときだけに指定します。
一度変数を宣言してしまえば、同じ変数に対して新しい値を代入するときにもう一度データ型をつける必要はありません。

上記のやり方だと1行目に変数の宣言、2行目に変数に代入をしていますが、1度に省略して行うことも可能です。

String name = "ゆるねこ先生";

この書き方を『初期化』といいます。

初期化を行えば本来2行かかる宣言と代入も1行で済むので、コードがシンプルで読みやすくなりますよ。

変数の上書きと参照

変数の宣言から変数の代入方法まで学んだら、次は変数に入れた値を参照してみます。

以下は、変数に値を入れて画面に結果を表示するためコード『System.out.println();』の括弧の中に変数名を入れています。

int number = 30; // 初期化
System.out.println(number); // 結果が画面に出力される

こちらの例では、int型の変数numberに30の値を入れた初期化を実施。

実際に処理を動かすとコンソール画面には30という数字だけが表示されます。

では、同じ変数に対して新しい数字を代入したらどうなるでしょうか。

int number = 30; // 初期化
System.out.println(number); // 結果が画面に出力される

number = 100; // number変数に100を再代入
System.out.println(number); // 結果が画面に出力される

コンソール画面には30という数字が表示されて、再代入された100という数字が表示されます。

変数は新しい値を代入すると常に最新の値を保持します。

つまり以前いれた30という値を捨てて新しい100という値を持つ、ということです。

しかし、場合によっては初期化した変数に入っている値を変えたくないときもありますよね？

そんなときは、データ型を指定する前にfinalという修飾子を入れることで『定数』として値を変更しない変数を定義できます。

final String name = "ゆるねこ先生"; // 初期化
System.out.println(name); // 結果が画面に出力される

finalをつけた定数に対して、再代入を行なってしまうとコンパイルエラーが発生します。

cannot assign a value to final variable name

具体的には上記のようなエラー文が表示されますので、この文章をみたら定数に再代入をしていないか疑いましょう。

変数を作成する際の注意点

変数を作成する際にはいくつかのルールがあります。

以下に主な注意点を示しますので目を通しておきましょう！

1. 変数名の先頭を数字から始めることは不可能
2. Javaの予約語（例えば class、public など）は変数名として使用不可
3. 変数名は大文字と小文字を区別するので注意が必要

変数名には英数字とアンダースコア _ は使用が可能です。
しかし、数字から始めたりJavaが持つ用途が決めらた単語などは変数名につけられません。

以下は使用できない例

int 1stVariable; // 無効な変数名（数字で始まっているため）
int class; // 無効な変数名（予約語のため）

変数名はオブジェクトに対してどういうデータ（値）を持つか意味のある名前をつけることが大切です。
ネーミングに悩んだ場合は、codicというオンラインで利用できるネーミングサービスを利用するのもおすすめです。

演算子

比較演算子とは何か

比較演算子は、二つの値を比較し、その結果を真偽値で返します。

主な比較演算子には以下のものがあります。

以下はサンプルコードです。

int a = 5;
int b = 10;
boolean result = a < b; // 真偽値を返す
System.out.println(result);//結果を表示

a変数には5という数字を入れ、bには10をいれています。
3行目では、aがbより小さいときはtrueという結果をresult変数に代入されます。

aは5でbの10より小さいので画面表示される結果はtrueですね。

論理演算子とは何か

論理演算子は、条件や対象の真偽を扱うために使います。

例えば、条件が正しいかどうかを確認したり、複数の条件を組み合わせて判断する際に使ったりもしますね。

主な論理演算子には以下のものがあります。

では実際にサンプルコードをみていきましょう。

boolean x = true;
boolean y = false;
boolean andResult = x && y; // false
boolean orResult = x || y; // true
boolean notResult = !x; // false

▼boolean andResult = x && y;
x と y の両方が true の場合にのみ結果が true となります。サンプルコードでは一致しないので false の結果になりますね。

▼boolean orResult = x || y;
x または y のどちらかが true の場合に結果が true となります。サンプルコードでは ｘ が true になっているので結果は true です。

▼boolean notResult = !x;
xはtrueで、そこに！（否定）がついていますので、x の逆の結果を変えします。ここでは x は true なので false という結果になります。

1からJava言語を学ぶのにおすすめの書籍を紹介

こちらの書籍は私が実際に通っていたプログラミングスクールでも最初に渡されるほど、基礎的な内容がたっぷり詰まっています。
例題も豊富で適宜イラストも使用されているので、すらすら読み進められます。

これさえ読んでいればJavaの基礎は身につけられるので、なにから手をつけたらいいか分からない完全初心者の方は手に取ってみてはいかがでしょうか。

まとめ

この記事では、Javaの変数と演算に関する基本的な知識を紹介しました。

Javaのプログラミングを学び始めたばかりの方は、まずは変数と演算子をしっかりと理解し、実際にコードを書いて書いて書きまくって体で覚えていきましょう！