カプセル化の概念

カプセル化は、オブジェクト指向プログラミングの基本原則の1つで、データ（フィールド）とそのデータを操作するメソッドを一つのユニット（クラス）にまとめ、外部からの不正なアクセスからデータを保護する技術です。

クラス図

public class BankAccount {
    // privateフィールド - 外部からの直接アクセスを防ぐ
    private String accountNumber;
    private double balance;
    private String ownerName;
    
    // コンストラクタ
    public BankAccount(String accountNumber, String ownerName) {
        this.accountNumber = accountNumber;
        this.ownerName = ownerName;
        this.balance = 0.0;
    }
    
    // 公開メソッド - 安全なインターフェースを提供
    public void deposit(double amount) {
        if (amount > 0) {
            balance += amount;
            System.out.println(amount + "円が入金されました");
        } else {
            System.out.println("有効な入金額を指定してください");
        }
    }
    
    public void withdraw(double amount) {
        if (amount > 0 && balance >= amount) {
            balance -= amount;
            System.out.println(amount + "円が出金されました");
        } else {
            System.out.println("出金できません：残高不足または無効な金額");
        }
    }
    
    // アクセサメソッド（ゲッター）
    public double getBalance() {
        return balance;
    }
    
    public String getAccountNumber() {
        return accountNumber;
    }
    
    public String getOwnerName() {
        return ownerName;
    }
    
    // セッター（必要に応じて提供）
    public void setOwnerName(String ownerName) {
        this.ownerName = ownerName;
    }
}

シーケンス図

アクセス修飾子

Javaのアクセス修飾子を適切に使用することで、カプセル化を実現します：

カプセル化の利点

• データ保護：外部からの不正なアクセスや改変からデータを守ります
• 実装の柔軟性：内部実装を変更しても、外部インターフェースが同じであれば利用者に影響を与えません
• 使いやすさ：複雑な内部ロジックを隠蔽し、シンプルなインターフェースを提供できます
• コード管理：関連するデータとメソッドをまとめることで、コードの可読性と保守性が向上します

JavaBeansパターン

Javaではカプセル化の実践方法として、JavaBeansパターンが広く使われています：

• すべてのフィールドをprivateにする
• 各フィールドにアクセスするためのゲッター・セッターメソッドを提供する
• 引数のないデフォルトコンストラクタを用意する
• 必要に応じてSerializableインターフェースを実装する

import java.io.Serializable;

public class Person implements Serializable {
    private String name;
    private int age;
    private String address;
    
    // デフォルトコンストラクタ
    public Person() {
    }
    
    // ゲッターとセッター
    public String getName() {
        return name;
    }
    
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    public int getAge() {
        return age;
    }
    
    public void setAge(int age) {
        if (age >= 0) {
            this.age = age;
        }
    }
    
    public String getAddress() {
        return address;
    }
    
    public void setAddress(String address) {
        this.address = address;
    }
}

実践的なポイント

• フィールドは原則としてprivateにする
• セッターメソッドでは入力値の検証を行う
• 変更されるべきでないフィールドにはセッターを提供しない
• コレクションを返すゲッターは、防御的コピーを考慮する（例：return new ArrayList<>(myList);）
• immutable（不変）クラスを設計する場合は、すべてのフィールドをfinalにし、セッターを提供しない