Javaのパッケージとアクセス修飾子 - コードの整理と保護

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// ファイル: src/com/example/app/model/User.java
package com.example.app.model;

public class User {
    private String name;
    private String email;
    
    public User(String name, String email) {
        this.name = name;
        this.email = email;
    }
    
    // getter/setter省略
}

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// package文がない場合、デフォルトパッケージに属する
public class SimpleApp {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello, World!");
    }
}

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package com.example.app.service;

import com.example.app.model.User;
import com.example.app.model.Order;

public class UserService {
    public User createUser(String name, String email) {
        return new User(name, email);
    }
    
    public Order createOrder(User user) {
        return new Order(user);
    }
}

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package com.example.app.service;

import com.example.app.model.*;  // modelパッケージの全クラスをimport

public class UserService {
    public User createUser(String name, String email) {
        return new User(name, email);
    }
    
    public Order createOrder(User user) {
        return new Order(user);
    }
}

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package com.example.app.service;

public class UserService {
    // 完全修飾名で参照
    public com.example.app.model.User createUser(String name, String email) {
        return new com.example.app.model.User(name, email);
    }
}

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import java.util.Date;

public class DateExample {
    public void compareDates() {
        // java.util.Dateはimport済み
        Date utilDate = new Date();
        
        // java.sql.Dateは完全修飾名で参照
        java.sql.Date sqlDate = new java.sql.Date(System.currentTimeMillis());
    }
}

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// 通常のimport
import java.lang.Math;

public class MathExample {
    public void calculate() {
        double result = Math.sqrt(Math.pow(3, 2) + Math.pow(4, 2));
        System.out.println("結果: " + result);
    }
}

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// static importを使用
import static java.lang.Math.sqrt;
import static java.lang.Math.pow;

public class MathExample {
    public void calculate() {
        // Mathクラス名を省略できる
        double result = sqrt(pow(3, 2) + pow(4, 2));
        System.out.println("結果: " + result);
    }
}

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import static org.junit.jupiter.api.Assertions.assertEquals;
import static org.junit.jupiter.api.Assertions.assertTrue;
import static org.junit.jupiter.api.Assertions.assertThrows;

class UserServiceTest {
    @Test
    void testCreateUser() {
        UserService service = new UserService();
        User user = service.createUser("Taro", "taro@example.com");
        
        // Assertionsクラス名を省略してすっきり書ける
        assertEquals("Taro", user.getName());
        assertTrue(user.getEmail().contains("@"));
    }
}

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import static java.lang.Math.*;

public class MathExample {
    public void calculate() {
        double result = sqrt(pow(3, 2) + pow(4, 2));
        double area = PI * pow(5, 2);  // PIもMathの静的フィールド
    }
}

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public class Example {
    public void demo() {
        // java.lang.Stringはimport不要
        String message = "Hello";
        
        // java.lang.Systemもimport不要
        System.out.println(message);
        
        // java.lang.Mathもimport不要
        double result = Math.sqrt(16);
    }
}

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package com.example.app.model;

// publicクラス：どこからでもアクセス可能
public class User {
    // publicフィールド：どこからでもアクセス可能（非推奨）
    public String id;
    
    // publicメソッド：どこからでもアクセス可能
    public String getId() {
        return id;
    }
}

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package com.example.app.model;

public class User {
    // privateフィールド：同一クラス内のみアクセス可能
    private String name;
    private String email;
    private String password;
    
    public User(String name, String email, String password) {
        this.name = name;
        this.email = email;
        // パスワードをハッシュ化（内部実装）
        this.password = hashPassword(password);
    }
    
    // privateメソッド：内部実装として隠蔽
    private String hashPassword(String rawPassword) {
        // ハッシュ化ロジック
        return "hashed_" + rawPassword;
    }
    
    public String getName() {
        return name;
    }
    
    // パスワードのgetterは意図的に公開しない
}

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package com.example.app.model;

public class Animal {
    // protectedフィールド：サブクラスからアクセス可能
    protected String name;
    protected int age;
    
    public Animal(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    
    // protectedメソッド：サブクラスでオーバーライド可能
    protected void makeSound() {
        System.out.println("...");
    }
}

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package com.example.app.animal;  // 別パッケージ

import com.example.app.model.Animal;

public class Dog extends Animal {
    public Dog(String name, int age) {
        super(name, age);
    }
    
    @Override
    protected void makeSound() {
        // 親クラスのprotectedフィールドにアクセス可能
        System.out.println(name + "がワンワン吠えています");
    }
    
    public void bark() {
        // protectedメソッドを内部で呼び出し
        makeSound();
    }
}

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package com.example.app.internal;

// デフォルトクラス：同一パッケージ内のみアクセス可能
class InternalHelper {
    // デフォルトフィールド
    String data;
    
    // デフォルトメソッド
    void processData() {
        System.out.println("内部処理: " + data);
    }
}

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package com.example.app.internal;

public class PublicService {
    // 同一パッケージなのでInternalHelperにアクセス可能
    private InternalHelper helper = new InternalHelper();
    
    public void execute() {
        helper.data = "テストデータ";
        helper.processData();
    }
}

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package com.example.app.demo;

public class AccessModifierDemo {
    public String publicField = "public";
    protected String protectedField = "protected";
    String defaultField = "default";  // パッケージプライベート
    private String privateField = "private";
    
    public void publicMethod() {
        System.out.println("publicメソッド");
    }
    
    protected void protectedMethod() {
        System.out.println("protectedメソッド");
    }
    
    void defaultMethod() {
        System.out.println("デフォルトメソッド");
    }
    
    private void privateMethod() {
        System.out.println("privateメソッド");
    }
}

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package com.example.app.demo;  // 同一パッケージ

public class SamePackageClass {
    public void test() {
        AccessModifierDemo demo = new AccessModifierDemo();
        
        // 同一パッケージからのアクセス
        System.out.println(demo.publicField);     // 可
        System.out.println(demo.protectedField);  // 可
        System.out.println(demo.defaultField);    // 可
        // System.out.println(demo.privateField); // 不可（コンパイルエラー）
        
        demo.publicMethod();     // 可
        demo.protectedMethod();  // 可
        demo.defaultMethod();    // 可
        // demo.privateMethod(); // 不可（コンパイルエラー）
    }
}

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package com.example.other;  // 別パッケージ

import com.example.app.demo.AccessModifierDemo;

public class DifferentPackageClass {
    public void test() {
        AccessModifierDemo demo = new AccessModifierDemo();
        
        // 別パッケージからのアクセス
        System.out.println(demo.publicField);     // 可
        // System.out.println(demo.protectedField); // 不可（サブクラスではない）
        // System.out.println(demo.defaultField);   // 不可
        // System.out.println(demo.privateField);   // 不可
        
        demo.publicMethod();     // 可
        // demo.protectedMethod(); // 不可
        // demo.defaultMethod();   // 不可
        // demo.privateMethod();   // 不可
    }
}

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package com.example.other;  // 別パッケージ

import com.example.app.demo.AccessModifierDemo;

public class SubClass extends AccessModifierDemo {
    public void test() {
        // 別パッケージのサブクラスからのアクセス
        System.out.println(publicField);     // 可
        System.out.println(protectedField);  // 可（継承関係があるため）
        // System.out.println(defaultField); // 不可
        // System.out.println(privateField); // 不可
        
        publicMethod();     // 可
        protectedMethod();  // 可（継承関係があるため）
        // defaultMethod(); // 不可
        // privateMethod(); // 不可
    }
}

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// 悪い例：publicフィールド
public class BadUser {
    public String name;  // 外部から自由に変更可能
    public int age;      // 不正な値も設定できてしまう
}

// 良い例：privateフィールド + getter/setter
public class GoodUser {
    private String name;
    private int age;
    
    public String getName() {
        return name;
    }
    
    public void setName(String name) {
        if (name == null || name.isBlank()) {
            throw new IllegalArgumentException("名前は必須です");
        }
        this.name = name;
    }
    
    public int getAge() {
        return age;
    }
    
    public void setAge(int age) {
        if (age < 0 || age > 150) {
            throw new IllegalArgumentException("年齢は0〜150の範囲で指定してください");
        }
        this.age = age;
    }
}

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public abstract class AbstractRepository<T> {
    // サブクラスでカスタマイズ可能な接続処理
    protected Connection getConnection() {
        return DataSource.getConnection();
    }
    
    // テンプレートメソッド
    public T findById(Long id) {
        try (Connection conn = getConnection()) {
            return doFindById(conn, id);
        } catch (SQLException e) {
            throw new RepositoryException(e);
        }
    }
    
    // サブクラスで実装する抽象メソッド
    protected abstract T doFindById(Connection conn, Long id) throws SQLException;
}

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package com.example.app.service;

public class OrderService {
    // パッケージプライベートなメソッド（テストで直接呼び出せる）
    BigDecimal calculateDiscount(Order order) {
        // 割引計算ロジック
        if (order.getTotalAmount().compareTo(new BigDecimal("10000")) >= 0) {
            return order.getTotalAmount().multiply(new BigDecimal("0.1"));
        }
        return BigDecimal.ZERO;
    }
    
    public Order processOrder(Order order) {
        BigDecimal discount = calculateDiscount(order);
        order.applyDiscount(discount);
        return order;
    }
}

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package com.example.app.service;  // 同一パッケージ

import org.junit.jupiter.api.Test;
import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;

class OrderServiceTest {
    @Test
    void testCalculateDiscount() {
        OrderService service = new OrderService();
        Order order = new Order(new BigDecimal("15000"));
        
        // パッケージプライベートメソッドに直接アクセス可能
        BigDecimal discount = service.calculateDiscount(order);
        
        assertEquals(new BigDecimal("1500.0"), discount);
    }
}

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public final class ImmutableUser {
    private final String name;
    private final String email;
    private final LocalDate birthDate;
    
    public ImmutableUser(String name, String email, LocalDate birthDate) {
        this.name = name;
        this.email = email;
        this.birthDate = birthDate;
    }
    
    public String getName() {
        return name;
    }
    
    public String getEmail() {
        return email;
    }
    
    public LocalDate getBirthDate() {
        return birthDate;
    }
    
    // setterは提供しない
    // 変更が必要な場合は新しいインスタンスを返す
    public ImmutableUser withEmail(String newEmail) {
        return new ImmutableUser(this.name, newEmail, this.birthDate);
    }
}

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// ファイル: src/main/java/module-info.java
module com.example.myapp {
    // 依存するモジュール
    requires java.sql;
    requires java.logging;
    
    // 外部に公開するパッケージ
    exports com.example.myapp.api;
    exports com.example.myapp.model;
    
    // リフレクション用に開放するパッケージ
    opens com.example.myapp.entity to org.hibernate.orm;
}

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// com.example.app.apiモジュール
module com.example.app.api {
    requires java.logging;
    
    exports com.example.app.api;
    exports com.example.app.api.dto;
}

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// com.example.app.coreモジュール
module com.example.app.core {
    requires com.example.app.api;
    requires java.sql;
    
    exports com.example.app.core.service;
    
    // Hibernateにエンティティパッケージを開放
    opens com.example.app.core.entity to org.hibernate.orm;
}

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// com.example.app.webモジュール
module com.example.app.web {
    requires com.example.app.api;
    requires com.example.app.core;
    requires jakarta.servlet;
    
    // Webパッケージは公開しない（エントリーポイントなので不要）
}

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// モジュールAで定義
module moduleA {
    exports com.example.moduleA.api;  // apiパッケージのみ公開
    // com.example.moduleA.internalは公開しない
}

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// com.example.moduleA.apiパッケージ
package com.example.moduleA.api;

public class PublicAPI {
    public void doSomething() {
        // 公開API
    }
}

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// com.example.moduleA.internalパッケージ
package com.example.moduleA.internal;

public class InternalClass {
    // このクラスはpublicだが、パッケージがexportsされていないため
    // 他のモジュールからはアクセスできない
}