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5.2 参照型変数とnull値～Java Basic編

2023/11/05に公開

Java

はじめに

自己紹介

皆さん、こんにちは、Udemy講師の斉藤賢哉です。私はこれまで、25年以上に渡って企業システムの開発に携わってきました。特にアーキテクトとして、ミッションクリティカルなシステムの技術設計や、Javaフレームワーク開発などの豊富な経験を有しています。
様々なセミナーでの登壇や雑誌への技術記事寄稿の実績があり、また以下のような書籍も執筆しています。

いずれもJava EE（Jakarta EE）を中心にした企業システム開発のための書籍です。中でも「アプリケーションアーキテクチャ設計パターン」は、（Javaに限定されない）比較的普遍的なテーマを扱っており、内容的にはまだまだ陳腐化していないため、興味のある方は是非手に取っていただけると幸いです（中級者向け）。

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この記事を含むシリーズ全体像

この記事はJava SEの一部の機能・仕様を取り上げたものですが、一連のシリーズになっており、シリーズ全体でJava SEを網羅しています。また認定資格である「Oracle認定Javaプログラマ」（Silver、Gold）の範囲もカバーしています。シリーズの全体像および「Oracle認定Javaプログラマ」の範囲との対応関係については、以下を参照ください。

5.2 参照型変数とnull値

チャプターの概要

このチャプターでは、参照型変数の考え方や、初期値であるnull値について学びます。

5.2.1 参照型変数とnull値

参照型変数の特徴

チャプター3.2で触れたように、変数には、プリミティブ型と参照型があり、さらに参照型には、配列型、クラス型、インタフェース型といった種類があります。参照型変数とは、データそのものではなく、実データのメモリ上の配置場所（これをアドレスと呼ぶ）への「参照」を表す変数です。
ここでは配列型を取り上げて、参照型変数の特徴を説明します。まず再び以下のコードを見てください。

snippet_1 (Main_5_2)

int[] scores = {650, 570, 700};

ここで変数scoresは配列なので、参照型変数の一種です。すなわち変数scoresには、実データである650、 570、700といった値が直接格納されているわけではなく、実データを参照している形になります。これは以下のようなイメージです。

【図5-2-1】配列と参照型変数

変数がデータを表しているのか、実データへの「参照」を表しているのかという違いは、通常はあまり意識する必要はありません。ただし変数を別の変数に代入すると、両者の挙動の違いが表れます。以下のコードを見てください。

snippet_2 (Main_5_2)

int[] scores = {650, 570, 700};
int[] scores2 = scores; // 配列から配列に代入する
scores2[0] = 660; // 代入先の値を書き換える
System.out.println(scores[0]); // 代入元はどうなる？

このコードのように配列型変数を別の配列に代入すると、配列に格納されている値（要素）が代入されるわけではなく「参照」が代入されるため、同じ実データを指す2つの変数が登場することになります。

【図5-2-2】配列型変数から配列型変数への代入

このような状態で代入先である変数scores2の値を更新すると、代入元である変数scoresも同じ実データを参照しているため、値が書き換わります。従ってこのコードを実行すると、660が表示されます。
なお代入元である変数scoresの方を更新しても、同様に代入先である変数scores2の値が書き換わります。

null値

Javaでは「参照型変数に値が何も格納されていない状態」をnullと言い、その時の「空の値」をnull値と呼びます。
参照型変数の初期値はnull値です。null値は、キーワードnullによって表します。
例えばString型変数strに明示的にnull値を代入する場合は、String str = nullとなります。特にローカル変数の場合、宣言と同時に初期値を代入するのが基本ですが、宣言した後の条件分岐や例外処理の中で初期値が決まる場合には、このように宣言時にnull値を代入しておくケースが一般的です。ただし宣言時にnull値を代入しなくても、コンパイルエラーにはなりません。
さてnull値の取り扱いについて、注意しなければならないことがあります。それは、参照型変数がnull値の場合、その変数が内包する要素（メンバー）にアクセスしようとすると、NullPointerExceptionという例外（Javaにおけるエラー）が発生する、という点です。
従ってnull値の可能性がある変数に対しては、メンバーにアクセスする前に（if文によって）null値かどうかをチェックし、例外の発生を回避しなければなりません。このようなチェックを、nullチェックと呼びます。

このチャプターで学んだこと

このチャプターでは、以下のことを学びました。

参照型には配列型、クラス型、インタフェース型といった種類があり、いずれもデータではなくメモリ上の配置場所への「参照」を表すこと。
参照型変数を代入すると「参照」であるがゆえの特性が顕著に表れること。
null値の概念とnullチェックについて。