【Java】ジェネリクス<>とは？初心者向けに１から解説

ジェネリクス（Generics）とは、Javaで変数やクラスの「型をあとから自由に指定できる仕組み」です。以下のようなコードを見て、<>って何？と思ってこのページにたどり着いた方も多いはずですが

ArrayList<String> list = new ArrayList<>();

この「<String>」の部分がジェネリクスです。

ジェネリクスとは？

ジェネリクス（Generics）とは、Javaで使われる「型を指定できる仕組み」のことです。

…でも、これだけだとまだイメージが湧きませんよね。

もう少しわかりやすく言うと、

• 「この箱には、文字列だけを入れたい」
• 「あの箱には、数字だけを入れたい」

のように、「扱えるデータの種類をあらかじめ指定することができる」のがジェネリクスの基本的な考え方です。

ジェネリクスが登場した理由とメリット

昔のJavaにはジェネリクスがありませんでした。そのため…

• 箱に色々な種類のデータが混ざってしまう
• 取り出すときに「これって何型だったかな？」とキャスト（型変換）が必要で面倒だった

そこで登場したのがジェネリクス。メリットは3つあります。

まずはイメージをつかむ

ジェネリクス無しの世界😢

[りんご, 100, バナナ, 200, メロン…]

• 何が入っているか不明
• 取り出してから「これは何？」と確認が必要

ジェネリクス有りの世界✨

箱A<String>：[りんご, バナナ, メロン]
箱B<Integer>：[100, 200, 300]

• 最初から型が決まっていて、混ざることがない
• 安全で取り出しやすい！

そのため、ジェネリクスは、ArrayList や HashMap などのコレクション系クラスで最もよく使われます。
コレクションは「複数の値をまとめて持つ」ので、何の型を入れるか決めることにおおきなメリットがあるためです。もちろんコレクション以外でも利用できるシーンはありますが、基本はコレクション系のクラスでよく使える！っていう風に理解しておくとよいでしょう。

ジェネリクスの基本構文

ジェネリクスは次のように書きます。

クラス名<型名> 変数名 = new クラス名<型名>();

• クラス名：ArrayListやHashMapなど
• 型名：StringやIntegerなど扱う型

例えば、「文字列だけを入れる箱」を作るには…

ArrayList<String> fruits = new ArrayList<String>();

これが基本形です。（最近のJavaなら右辺の型は省略可能！）

ArrayList<String> fruits = new ArrayList<>();

ジェネリクスのよくある使い方

ジェネリクスを利用すると、リストから要素を取り出す際に明示的なキャストが不要です。

List<Integer> intList = new ArrayList<>();
intList.add(1);
intList.add(2);

for (Integer num : intList) {
    System.out.println(num);
}

この例では、intList に格納される値は常に Integer 型であることが保証されているため、ループ内でキャストする必要がありません。また、誤った型の要素がリストに含まれることを防ぐことができます。

もし、ジェネリクスを使わずに List を定義すると、以下のように明示的なキャストが必要になります。

List list = new ArrayList();
list.add("Hello");
String str = (String) list.get(0); // キャストが必要

このようなコードでは、リストに異なる型の値が混在する可能性があり、実行時に ClassCastException が発生するリスクがあります。ジェネリクスを使用することで、上記の問題を解決できます。以下のように書き換えることで、型安全性が向上します。

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Hello");
String str = list.get(0); // キャスト不要

この場合、リストには String 型の値のみを格納できるため、キャストが不要になります。また、型が保証されるため、誤った型を扱うことによるエラーを未然に防ぐことができます。

【応用編】自分でジェネリクスクラスを作る方法

ジェネリクスはコレクションだけでなく、独自クラスにも適用できます。例えば、以下のような汎用的なクラスを定義する例を見てみましょう。

class Box<T> {
    private T data;

    void set(T data) { this.data = data; }
    T get() { return data; }
}

Box<String> box = new Box<>();
box.set("Hello");
System.out.println(box.get()); //"Hello"

このコードは「Boxというクラスの中で、あとから使う型（T）を自由に指定できるようにしている」という仕組みです。※　T というのは、仮の型名（型のプレースホルダー）です。

• Box<T>：これは「このBoxはT型のデータを扱います」という意味。
• private T data;：データを入れる変数 data は、T型ですよ〜 という意味。
• set(T data)：引数として T型のデータ を受け取って、保存。
• get()：保存された T型のデータ を返す。

つまり「このクラスはTという型を扱う、型付きの箱（Box）」ということ。Box<String> と書いた時点で「T = String」と明確に決まるので、String型のメソッドが自由に使えるようにもなります。

Box<String> box = new Box<>();
box.set("こんにちは");

String value = box.get();
System.out.println(value.length());      // 出力: 5
System.out.println(value.toUpperCase()); // 出力: コンニチハ
System.out.println(value.contains("にち")); // 出力: true

ジェネリクスを使用することで、型の安全性を向上させ、明示的なキャストを減らすことができます。これにより、コードが簡潔になり、バグの発生を防ぐことができます。特にコレクションを扱う際は、ジェネリクスを積極的に活用しましょう。

List<String> names = new ArrayList<>();

class A<T> {
    T value;
}