【Java入門】protectedキーワードの使い方と活用例5選 〜コード設計力が劇的に向上する秘訣〜

public class BaseClass {
    protected void someMethod() {
        // メソッドの内容
    }
}

graph TD
    A[クラス内] -->|private| B((private))
    A -->|protected| C((protected))
    A -->|public| D((public))
    E[同じパッケージ] -->|protected| C
    E -->|public| D
    F[サブクラス] -->|protected| C
    F -->|public| D
    G[他のパッケージ] -->|public| D

2.2 各修飾子の使用シーンと注意点

public class AccessModifierExample {
    public void publicMethod() {
        System.out.println("This is a public method");
    }

    protected void protectedMethod() {
        System.out.println("This is a protected method");
    }

    private void privateMethod() {
        System.out.println("This is a private method");
    }
}

public class OverExposedClass {
    public String sensitiveData; // 本来はprivateにすべき
    public void internalOperation() { } // クラス内部でのみ使用すべきメソッド
}

public class LooselyEncapsulatedClass {
    protected int counter; // 直接アクセスされるリスクがある
    protected void incrementCounter() { counter++; } // サブクラスでオーバーライドされる可能性がある
}

public class OverlyRestrictedClass {
    private void usefulMethod() { } // サブクラスで再利用できない
    private int importantValue; // getter/setterなしでアクセスできない
}

abstract class Shape {
    protected abstract void draw();

    protected void displayArea() {
        System.out.println("Area: " + calculateArea());
    }

    protected abstract double calculateArea();
}

class Circle extends Shape {
    private double radius;

    public Circle(double radius) {
        this.radius = radius;
    }

    @Override
    protected void draw() {
        System.out.println("Drawing a circle");
    }

    @Override
    protected double calculateArea() {
        return Math.PI * radius * radius;
    }
}

基底クラスで共通の振る舞いを定義しつつ、サブクラスで具体的な実装を提供できる。
サブクラス（この場合はCircle）で、これらのメソッドを自由にオーバーライドできる。
外部からの直接アクセスは制限しつつ、サブクラスでの拡張性を確保できる。

class BankAccount {
    protected double balance;

    public void deposit(double amount) {
        if (amount > 0) {
            balance += amount;
        }
    }

    protected void withdraw(double amount) {
        if (amount > 0 && balance >= amount) {
            balance -= amount;
        }
    }
}

class SavingsAccount extends BankAccount {
    private double interestRate;

    public void applyInterest() {
        balance += balance * interestRate;
    }
}

balance変数をprotectedにすることで、サブクラス（SavingsAccount）からアクセス可能ですが、外部からの直接アクセスは制限されます。
withdrawメソッドをprotectedにすることで、サブクラスでの拡張や制御が可能になります。

// File: Helper.java
package com.example.util;

class Helper {
    protected void helperMethod() {
        // ヘルパーメソッドの実装
    }
}

// File: MainClass.java
package com.example.util;

public class MainClass {
    private Helper helper = new Helper();
    
    public void doSomething() {
        helper.helperMethod(); // 同じパッケージ内なのでアクセス可能
    }
}

フレームワークの核となるクラスでprotectedメソッドを定義し、ユーザーがカスタマイズできるポイントを提供します。

ライブラリの内部クラスや機能をprotectedで定義し、将来的な拡張性を確保しつつ、現在のバージョンでは公開したくない機能を制御します。

アプリケーションの各モジュールでprotectedメンバーを適切に使用することで、モジュール間の結合度を低く保ちつつ、必要な連携を実現します。

abstract class Animal {
    protected void eat() {
        System.out.println("Animal is eating");
    }

    protected abstract void makeSound();
}

class Dog extends Animal {
    @Override
    protected void eat() {
        super.eat();
        System.out.println("Dog is chewing bones");
    }

    @Override
    protected void makeSound() {
        System.out.println("Dog barks: Woof!");
    }
}

abstract class DataProcessor {
    public final void execute() {
        openFile();
        processData();
        writeResult();
        closeFile();
    }

    protected void openFile() {
        System.out.println("Opening file...");
    }

    protected abstract void processData();

    protected void writeResult() {
        System.out.println("Writing result...");
    }

    protected void closeFile() {
        System.out.println("Closing file...");
    }
}

class CSVProcessor extends DataProcessor {
    @Override
    protected void processData() {
        System.out.println("Processing CSV data...");
    }
}

execute()メソッドがアルゴリズムの骨格を定義しています。
processData()メソッドをprotected abstractで定義し、サブクラスでの実装を強制しています。
その他のprotectedメソッドはデフォルトの実装を提供しつつ、必要に応じてサブクラスでオーバーライドできるようにしています。

public class BaseController {
    public final void handleRequest() {
        beforeAction();
        processRequest();
        afterAction();
    }

    protected void beforeAction() {
        // デフォルトの実装（空）
    }

    protected abstract void processRequest();

    protected void afterAction() {
        // デフォルトの実装（空）
    }
}

public class UserController extends BaseController {
    @Override
    protected void beforeAction() {
        System.out.println("Logging request...");
    }

    @Override
    protected void processRequest() {
        System.out.println("Processing user request...");
    }
}

BaseControllerクラスがフレームワークの基本構造を定義しています。
beforeAction()とafterAction()メソッドはprotectedで定義され、デフォルトの実装を提供しつつ、サブクラスでのオーバーライドを可能にしています。
processRequest()メソッドはprotected abstractで定義され、具体的な処理をサブクラスに委ねています。

public class Shape {
    protected double calculateArea() {
        return 0; // デフォルトの実装
    }

    public final void printArea() {
        System.out.println("Area: " + calculateArea());
    }
}

public class Circle extends Shape {
    private double radius;

    public Circle(double radius) {
        this.radius = radius;
    }

    @Override
    protected double calculateArea() {
        return Math.PI * radius * radius;
    }
}

ShapeクラスのcalculateArea()メソッドをprotectedで定義し、デフォルトの実装を提供しています。
CircleクラスでcalculateArea()メソッドをオーバーライドし、具体的な計算ロジックを実装しています。

// File: SharedData.java
package com.example.util;

class SharedData {
    protected static final String API_KEY = "your-api-key-here";
    protected static int requestCount = 0;
}

// File: ApiClient.java
package com.example.util;

public class ApiClient {
    public void makeRequest() {
        System.out.println("Using API Key: " + SharedData.API_KEY);
        SharedData.requestCount++;
        System.out.println("Request count: " + SharedData.requestCount);
    }
}

SharedDataクラスでAPI_KEYとrequestCountをprotectedで定義しています。
同じパッケージ内のApiClientクラスからこれらの共有データにアクセスできます。

class User {
    protected String password; // セキュリティリスク：パスワードが直接アクセス可能
}

class User {
    private String password; // パスワードはprivateに保持

    protected void validatePassword(String input) {
        // パスワード検証ロジック
        if (!password.equals(input)) {
            throw new IllegalArgumentException("Invalid password");
        }
    }
}

/**
 * ユーザーのパスワードを検証します。
 * このメソッドは、サブクラスでカスタムの検証ロジックを実装する場合にオーバーライドできます。
 *
 * @param input 検証するパスワード
 * @throws IllegalArgumentException パスワードが無効な場合
 */
protected void validatePassword(String input) {
    // パスワード検証ロジック
}

テスト用のサブクラスを作成してprotectedメンバーにアクセスする
リフレクションを使用してprotectedメンバーにアクセスする
1. パッケージプライベートのテストヘルパークラスを作成する

class UserTest extends User {
    @Test
    void testValidatePassword() {
        // protectedメソッドをテスト
        assertDoesNotThrow(() -> validatePassword("correctPassword"));
        assertThrows(IllegalArgumentException.class, () -> validatePassword("wrongPassword"));
    }
}

フレームワークやライブラリの開発
大規模アプリケーションのモジュール設計
プラグインアーキテクチャの実装
レガシーコードのリファクタリング

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