ジェネリクス: 型安全

<T> で型を抽象化。キャストを排除。

ジェネリクス

型をパラメータ化。

ワイルドカード (?)

任意の型を受け入れる。

PECS

Producer Extends, Consumer Super。

サイズ調整可能な箱 (Adjustable Container)

ジェネリクスは「サイズ調整可能な箱」です。 **Box<T>** = 中身を後で決められる箱 **Box<String>** = 文字列専用の箱 **Box<Integer>** = 整数専用の箱同じ設計図（クラス）で、中身だけ変えられます。

なぜジェネリクスが必要か？

ジェネリクスは、型をパラメータ化して再利用性を高める仕組みです。例えば、List<String>、List<Integer>、List<User> など、同じロジックを別の型で使いたいとき、ジェネリクスを使うとコードの重複を防げます。また、キャスト（(String) list.get(0)）のような危険な操作を排除し、コンパイル時に型チェックができるため、バグを未然に防げます。

いつ使うか？

ジェネリクスは、以下のような場面で使います： 1. **型に依存しないロジックを書きたいとき**: 同じロジックを複数の型で再利用したいとき。 2. **コレクションフレームワークを作りたいとき**: List、Map、Setなどのコレクションを型安全に扱いたいとき。 3. **キャストを排除したいとき**: 実行時のClassCastExceptionを防ぎたいとき。 4. **ユーティリティメソッドを作りたいとき**: Collections.sort()やCollections.max()のような汎用的なメソッドを作りたいとき。

実践テクニック

PECSを覚える

PECS（Producer Extends, Consumer Super）は、ジェネリクスの型パラメータを制約するためのルールです。**Producer Extends T** は「Tまたはそのサブタイプ」を意味し、データを書き込むときに使います。**Consumer Super T** は「Tまたはそのスーパータイプ」を意味し、データを読み出すときに使います。これを覚えると、より柔軟なジェネリクスAPIを設計できます。

型消去を活用する

Javaのジェネリクスは「型消去」という仕組みで、実行時には型情報が失われます。これは、ジェネリクスと配列の互換性を保つためです。しかし、instanceof演算子はジェネリクス型では使えないため、Class<T>のようなチェックが必要になることがあります。

ワイルドカードを慎重に使う

ワイルドカード（?）は、任意の型を受け入れる便利な機能ですが、使いすぎると型安全性が失われます。List<?> は読み取り専用、List<? extends Number> は書き込みも可能など、適切なPECSを使って、型パラメータを制限することをお勧めします。

ジェネリクス

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// ジェネリッククラス
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public class Box<T> {
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    private T value;
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    public void set(T value) { this.value = value; }
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    public T get() { return value; }
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}
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Box<String> stringBox = new Box<>();
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stringBox.set("Hello");
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String s = stringBox.get();  // キャスト不要
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// ジェネリックメソッド
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public static <T> T first(List<T> list) {
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    return list.isEmpty() ? null : list.get(0);
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}
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String first = first(List.of("a", "b", "c"));  // "a"
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// 複数の型パラメータ
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public class Pair<K, V> {
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    private K key;
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    private V value;
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}

実行結果

Hello\na

Bad

1
// ❌ Bad: Object でキャスト地獄
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List list = new ArrayList();
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list.add("text");
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String s = (String) list.get(0);  // 危険

Good

1
// ✅ Good: ジェネリクスで型安全
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List<String> list = new ArrayList<>();
3
list.add("text");
4
String s = list.get(0);  // キャスト不要

ワイルドカード

1
// 境界付き型パラメータ
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public <T extends Number> double sum(List<T> numbers) {
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    return numbers.stream()
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        .mapToDouble(Number::doubleValue)
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        .sum();
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}
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// ワイルドカード
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void printAll(List<?> list) {  // 任意の型
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    for (Object item : list) {
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        System.out.println(item);
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    }
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}
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// 上限境界（読み取り用）
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void process(List<? extends Number> nums) {
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    Number n = nums.get(0);  // OK
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    // nums.add(1);  // コンパイルエラー
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}
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// 下限境界（書き込み用）
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void addIntegers(List<? super Integer> list) {
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    list.add(1);  // OK
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    // Integer i = list.get(0);  // コンパイルエラー
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}
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// PECS: Producer Extends, Consumer Super