Java | Java 標準ライブラリ：java.lang パッケージ概要

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java.lang パッケージとは何か

java.lang は、
「Java でプログラムを書くときに、ほぼ必ず使う“基本中の基本”がまとまったパッケージ」
です。

特徴として

import を書かなくても、勝手に使える
文字列、数値、スレッド、例外などの“言語レベルの基本要素”が入っている
Java を書くうえで「空気」のように存在している

という位置づけです。

なので、java.lang をざっくりでも把握しておくと、
「これは標準でこういうクラスがあるんだ」と迷わなくなります。

ここでは、特に初心者がまず押さえておきたい主要なクラス・インターフェースを、
例を交えながら丁寧に解説します。

Object クラス：すべての親玉

すべてのクラスの大元

java.lang.Object は「すべてのクラスの親クラス」です。
自分でクラスを書くとき、extends を書かなくても、暗黙的に Object を継承しています。

public class User {
    // 実は Object を継承しているのと同じ
}
Python

だから、どんなクラスも最低限 Object が持っているメソッドを使えます。

代表的なのが

toString()
equals(Object obj)
hashCode()
getClass()

などです。

toString と equals の意味（重要）

初心者のうちに特に意識してほしいのは toString と equals です。

toString() は「そのオブジェクトを文字列として表現するときに呼ばれる」メソッドです。

User user = new User("Taro");
System.out.println(user);           // → 内部的には user.toString() が呼ばれる
Python

自分のクラスで toString() をオーバーライドすると、デバッグやログが一気に見やすくなります。

@Override
public String toString() {
    return "User{name=" + name + "}";
}
Python

equals(Object obj) は「このオブジェクトと、引数のオブジェクトが“等しい”かどうか」を判定するメソッドです。
値オブジェクト（Money, EmailAddress など）を作るときは、equals と hashCode を正しくオーバーライドするのが超重要になります。

Object は「オブジェクトとしての最低限の性質」を提供するクラスだ、
と認識しておくと良いです。

String クラス：文字列のど真ん中

文字列は全部 String

java.lang.String は「文字列」を表すクラスです。

String name = "Taro";
String message = "Hello, " + name;
Java

Java では、
シングルクォート 'a' が char（1文字）、
ダブルクォート "abc" が String（文字列）です。

String がイミュータブルであること（重要）

String は「イミュータブル（不変）」です。
一度作られた String の中身（文字列）は、あとから変更できません。

String s = "hello";
s.toUpperCase();             // "HELLO" を返すが、s 自体は変わらない
System.out.println(s);       // hello
Java

toUpperCase() や replace() などは、
「元の String を変える」のではなく「新しい String を返す」ことに注意してください。

String upper = s.toUpperCase();
System.out.println(upper);   // HELLO
Java

この性質は、マルチスレッドでも安全に使える・hashCode の扱いが安定する
など、多くの場面で効いてきます。

よく使うメソッドのイメージ

String s = "abcde";

int len = s.length();           // 5
char c = s.charAt(0);           // 'a'
boolean b = s.startsWith("ab"); // true
String t = s.substring(1, 3);   // "bc"
Java

String は本当に出番が多いので、
「イミュータブル」「メソッドは新しい String を返す」だけは頭に置いておくと迷いません。

ラッパークラス：int などの“オブジェクト版”

基本型と参照型の橋渡し

java.lang には、プリミティブ型（基本型）の“ラッパークラス”が用意されています。

int → Integer
long → Long
double → Double
boolean → Boolean
…など。

int n = 10;
Integer boxed = Integer.valueOf(n);  // int → Integer
int unboxed = boxed.intValue();      // Integer → int
Java

Java 5 以降はオートボクシング／アンボクシングがあるので、たいていは暗黙的に変換してくれます。

Integer boxed2 = 10;    // 自動で int → Integer
int n2 = boxed2;        // 自動で Integer → int
Java

どんなときに必要になるか（重要）

ラッパークラスが必要になる代表的な場面は

コレクションで扱うとき（List<int> は書けないので List<Integer>）
null を扱いたいとき（基本型は null を取れない）

です。

例えば

List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(10);   // OK。Integer に自動変換
Java

プリミティブ型は軽量で高速ですが、
「コレクションに入れたい」「null を扱いたい」といった場面では
ラッパークラスにしておく必要があります。

Math クラス：数学系の便利屋

数学関数の“まとめサイト”

java.lang.Math は、
「よく使う数学系の処理」を静的メソッドで提供するクラスです。

すべて static メソッドなので、new はしません。

int abs = Math.abs(-10);       // 10
double pow = Math.pow(2, 3);   // 8.0
double sqrt = Math.sqrt(16);   // 4.0
double max = Math.max(5, 9);   // 9
Java

実務でよく使うイメージ

小数の切り上げや切り捨てもよく使います。

double x = 3.7;
double floor = Math.floor(x);  // 3.0
double ceil = Math.ceil(x);    // 4.0
long round = Math.round(x);    // 4（四捨五入）
Java

乱数は Math.random() もありますが、
本格的には java.util.Random や java.util.concurrent.ThreadLocalRandom を使うことが多いです。
最初は「Math に最低限の数学関数がまとめてある」と覚えておけば十分です。

System クラス：標準入出力や環境への窓口

標準出力・エラー出力

java.lang.System は、「システム全体（JVM）の入口」のようなクラスです。

一番よく使うのは System.out や System.err でしょう。

System.out.println("こんにちは");       // 標準出力
System.err.println("エラーです");     // 標準エラー出力
Java

System.out は PrintStream 型で、println などのメソッドを持っています。

現在時刻や環境変数

他にも、現在時刻（ミリ秒）や環境変数なども取れます。

long millis = System.currentTimeMillis();       // エポックからのミリ秒
String javaVersion = System.getProperty("java.version");
Java

System は「JVM や OS の情報を覗きたいとき」に使うイメージでいてください。

Thread・Runnable：スレッドの基礎

Runnable と Thread の関係（ざっくり）

java.lang.Runnable は「run という処理を持つもの」というインターフェースです。

public class MyTask implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("別スレッドで実行中");
    }
}
Java

これを Thread に渡して動かします。

Runnable task = new MyTask();
Thread thread = new Thread(task);
thread.start();    // 新しいスレッドで run が実行される
Java

今どきは ExecutorService（java.util.concurrent）を使うことも多いですが、
Thread / Runnable は「スレッドの入り口」として覚えておく価値があります。

初心者の段階では、
「Runnable = 実行したい処理
Thread = それを別スレッドで動かす器」
くらいの理解で十分です。

例外関連：Throwable / Exception / RuntimeException

例外階層の一番上が Throwable

java.lang.Throwable が「すべての例外・エラーの大元」です。
その下に Error と Exception がぶら下がります。

Exception の下には、さらに

チェック例外（IOException, SQLException など）
非チェック例外（RuntimeException とそのサブクラス）

があります。

例えば自作の例外は、だいたい Exception か RuntimeException を継承します。

public class BusinessException extends RuntimeException {
    public BusinessException(String message) {
        super(message);
    }
}
Java

初心者がまず押さえるポイント

チェック例外は「throws を書くか try-catch で捕まえないとコンパイルエラー」になる例外です。
非チェック例外（RuntimeException）は、コンパイル時に強制されません。

public void readFile() throws IOException {
    // チェック例外なので throws が必須
}
Java
public void doSomething() {
    if (somethingWrong) {
        throw new IllegalStateException("状態がおかしい");  // RuntimeException の一種
    }
}
Java

細かいルールは後からでよくて、
「例外関連の親クラスも java.lang にいる」
「RuntimeException を投げるときは、本当にそれでいいか一度考える」
くらいを意識しておくとよいです。

そのほか知っておくと嬉しいクラス・インターフェース

StringBuilder / StringBuffer

String はイミュータブルなので、
何度も連結するときは StringBuilder を使うほうが効率的です。

StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append("Hello");
sb.append(" ");
sb.append("World");
String result = sb.toString();     // "Hello World"
Java

大量連結やループの中での連結では、+より StringBuilder が推奨されます。

Enum

java.lang.Enum は列挙型の親クラスです。
普段は enum を使う形で触れます。

public enum UserStatus {
    ACTIVE,
    INACTIVE,
    BANNED;
}
Java

enum 自体はキーワードですが、実際には Enum を継承したクラスとして扱われます。

まとめ：java.lang をどう捉えればいいか

java.lang は

Java プログラムの「土台」にあたるクラス・インターフェースが詰まったパッケージ
import なしで常に見えている
Object / String / ラッパークラス / Math / System / Thread / 例外あたりが特に重要

という位置づけです。

最初からすべてを暗記する必要はありません。
むしろ、

「文字列まわりで何かしたい → String, StringBuilder を調べてみる」
「数値をオブジェクトで扱いたい → Integer, Long などを調べる」
「例外やスレッドに触れたくなった → java.lang の中に何があるか見てみる」

という感じで、「困ったときに戻ってくる“道具箱”」として少しずつ馴染んでいけば十分です。

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