Java silver se17対策問題集4

プログラムはまず「DD136」と表示し、その後に StackOverflowError という例外をスローして停止します。

このコードの動作を順を追って見ていきましょう。

check((char)(1 + 11)) の呼び出し:1 + 11 は 12 です。これを char 型にキャストして check メソッドを呼び出します。
switch 文の case 12: に一致します。

System.out.print('D' + "" + 'D');
'D' (文字) + "" (空文字列) + 'D' (文字) という計算です。
文字列と文字を + で連結すると、文字は文字列に変換されて結合されます。結果として "DD" という文字列がコンソールに出力されます。

System.out.print('D' + 'D');
'D' (文字) + 'D' (文字) という計算です。
文字同士を + で計算すると、それぞれの文字コード（ASCII値）の足し算が行われます。
'D'の文字コードは68なので、68 + 68 = 136 となります。結果として 136 という数値がコンソールに出力されます。
この時点での出力は DD136 となります。この case は yield 'D' + 'D'; で 136 を返します。

check('D') の呼び出し
switch 文の case 'D': に一致します。この case は ' ' (スペース文字)を返します。

check('a') の呼び出し
'a' は case 'D' にも case 12 にも一致しないため、default の処理が実行されます。
default は check((char)('D' + 'D')) を呼び出します。これは check((char)136) を呼び出すのと同じです。
再帰呼び出し: 呼び出された check((char)136) も、どの case にも一致しないため、再度 default に入り、再び check((char)136) を呼び出します。これが無限に繰り返される無限再帰に陥ります。

結論:プログラムは最初の check メソッドの呼び出しで DD136 を画面に出力します。その後、3回目の check('a') の呼び出しで無限再帰が発生し、最終的にスタック領域を使い果たして java.lang.StackOverflowError という例外がスローされ、プログラムは異常終了します。

A a = new B();
B クラスのインスタンスを作成し、それを A 型の変数 a に代入しています。変数の宣言された型は A ですが、実際のインスタンスの型は B です。

var i = a.useA(); の評価
a の useA() メソッドを呼び出します。B クラスは useA() をオーバーライドしていないため、親クラスである A の useA() が呼び出されます。A の useA() メソッド内では return a(); が実行されます。
ここで注意すべき点は、A クラスの a() メソッドが private で宣言されていることです。privateメソッドはオーバーライドの対象になりません。
したがって、a の実際のインスタンスが B であっても、A のコード内から a() を呼び出すと、必ず A 自身が持つ private な a() メソッドが実行されます。A の private A a() メソッドは new A(i) (iはByteの1) を返します。
結果として、main メソッドの変数 i には i フィールドが 1 である A のインスタンスが代入されます。したがって i.i は 1 です。

var j = a.a_(a); の評価
これは最も重要なポイントです。Javaでは、どのオーバーロードされたメソッドを呼び出すかはコンパイル時に、変数の宣言された型に基づいて決定されます。コンパイラは a.a_(a) という呼び出しを見ます。変数 a の宣言された型は A です。引数 a の宣言された型も A です。
コンパイラは A 型の変数で呼び出せる a_ メソッドを探します。A クラスには a_(Object i) というメソッドしかありません。(Bクラスで定義されている a_(A a) は、変数の型が A である現時点では見えません)。
したがって、コンパイル時には a_(Object i) メソッドを呼び出すことが決定されます。次に、実行時に、どのオーバーライドされたメソッドを実行するかが決まります。a の実際のインスタンスは B です。
B クラスは a_(Object) メソッドを public B a_(Object j) としてオーバーライドしています。そのため、実際に実行されるのは B クラスの a_(Object j) メソッドです。
このメソッドは return new B(); を実行します。B のインスタンスが生成される際、引数なしのコンストラクタ B() が呼ばれ、暗黙的に親クラスの引数なしコンストラクタ A() が呼ばれます。
A() コンストラクタでは、Byte i フィールドは初期化されません。Byte はラッパークラス（オブジェクト）なので、初期化されないフィールドのデフォルト値は null となります。
結果として、main メソッドの変数 j には i フィールドが null である B のインスタンスが代入されます。したがって j.i は null です。

System.out.println(""+i.i+j.i); の実行
i.i は 1 です。j.i は null です。式は "" + 1 + null と評価されます。
文字列連結により、"1" + null となり、最終的に "1null" という文字列が出力されます。

戻り値の型がvoid以外（この場合は Main）に設定されているメソッドは、どのような実行経路をたどっても必ず return 文に到達しなければなりません。
count メソッドでは、唯一の return 文が for-each ループの中にあります。もし、引数として渡された配列 i が空の配列（要素数が0）だった場合、この for-each ループは一度も実行されません。
その結果、プログラムの実行はループを素通りしてメソッドの終わりに到達してしまいますが、そこに return 文が存在しないため、「値を返さずにメソッドが終わってしまう可能性がある」とコンパイラが判断します。
これにより、「missing return statement」（return文がありません）というコンパイルエラーが発生します。そのため、このプログラムは実行ファイル（.classファイル）を生成できず、実行することができません。

A:正しい：OutOfMemoryErrorはErrorのサブクラスであり、非検査例外（Unchecked Exception）です。throws句の記述は不要で、コンパイルエラーは起きません。
B: 誤り：return;が実行されるとメソッドは終了します。その後に続くthrow new Exception();は決して実行されない到達不可能なコード (Unreachable Code) となり、コンパイルエラーとなります。
C:誤り：2.0はdouble型リテラルです。2.0 / iの演算結果はdouble型になります。double型の値を、明示的なキャストなしでより小さいfloat型の戻り値として返すことは、縮小変換にあたり、コンパイルエラーとなります。（正しくはreturn (float)(2.0/i);が必要です。）
D:誤り：throw new RuntimeException();が実行されるとメソッドは直ちに終了します。その後に続くSystem.out.println();は到達不可能なコードとなり、コンパイルエラーとなります。

1回目の do-while ループ（ラベル a）
無限 for ループ（ラベル b）に入ります。System.out.print(";"); が実行されます。

for ループ（ラベル c）に入ります。
最初の拡張 for ループ
k が 0 の場合:0 % 2 == 1 は偽（0 が偶数）。else 側で System.out.print(k);、つまり 0 を出力します。
k が 1 の場合:1 % 2 == 1 は真（1 が奇数）。break; が実行され、この拡張 for ループを抜けます。

次の拡張 for ループ
k が 0 の場合:0 % 2 == 0 は真（0 が偶数）。break c; が実行され、ラベル c が付いたfor ループ全体を強制的に抜けます。処理は for ループ（ラベル c）の次の行に進みます。

最後の拡張 for ループ
k が 0 の場合:条件 if (k%3==0 & p==0) を評価します。0 % 3 == 0 は真 かつ p == 0 も真です。
p++; で p の値が 0 から 1 に更新されます。continue a; が実行され、ラベル a が付いた do-while ループの先頭に戻り、次の繰り返しを開始します。

2回目の do-while ループ（ラベル a）
無限 for ループ（ラベル b）に入ります。
System.out.print(";"); が実行されます。for ループ（ラベル c）に入ります。

最初の拡張 for ループ
k が 0 の場合: 0 を出力します。k が 1 の場合: break; でこのループを抜けます。

次の拡張 for ループ
k が 0 の場合: break c; が実行され、ラベル c が付いたfor ループ全体を強制的に抜けます。

最後の拡張 for ループ
k が 0 の場合:条件 if (k%3==0 & p==0) を評価します。0 % 3 == 0 は真ですが、p == 0 は偽（p は 1 のため）です。条件は全体として偽です。else System.out.print(k); で 0 を出力します。break a; が実行され、ラベル a が付いた do-while ループ全体を抜け、プログラムが終了します。

このコードがコンパイルエラーになる理由は、mainメソッド内の i.i=i.a(2, 2); という行にあります。
ここで a メソッドを呼び出していますが、親クラス A には a という名前のメソッドが二つ定義されています。
一つは引数が (int i, double j) のメソッドです。 もう一つは引数が (float i, long j) のメソッドです。
i.a(2, 2) のように、引数として二つの整数 2 と 2 を渡した場合、コンパイラはどちらの a メソッドを呼び出すべきか判断できません。

引数の 2 は int 型ですが、int 型は double 型、float 型、long 型のいずれにも変換できます。そのため、コンパイラにとって a(int i, double j) と a(float i, long j) の両方が呼び出しの候補となり、どちらか一方を優先する明確なルールがないため、「呼び出しが曖昧です」というエラーが発生します。

ちなみに、もしこのコンパイルエラーがなかった場合、次の if 文の i.b(new ArrayList()) という呼び出しでは、b(List i) メソッドが選択されます。ArrayList は Collection でもありますが、より具体的な型である List を引数に持つメソッドが優先されるためです。

問題となるのは main メソッド内の C c=(C)b; の行です。
A a=new B(); 変数 a は A 型ですが、中身は B クラスのインスタンスです。
var b=(B)a; 変数 a の中身（B のインスタンス）を B 型へキャスト（型変換）しています。これは問題なく成功します。変数 b は B 型となります。
C c=(C)b; 変数 b の中身（B のインスタンス）を C 型へキャストしようとしています。 ここで問題が発生します。C は B を継承した子クラスですが、b の中身はあくまで new B() で作成された B のインスタンスであり、C のインスタンスではありません。 親クラス（B）のインスタンスを、子クラス（C）の型に強制的に変換することはできないため、この行が実行される時点で ClassCastException という実行時例外がスローされ、プログラムは強制終了します。

A: private record A(int j) ... トップレベルの型（クラス、インターフェース、レコードなど）に private アクセス修飾子を指定することはできません。public またはパッケージプライベート（何も書かない）のみが許可されます。

B: abstract record A(...) レコード（record）は暗黙的に final であり、継承されることを前提としていません。そのため、abstract（抽象）キーワードを付けて定義することはできません。

C: sealed record A(int i){...} レコードは常に final であるため、それ以上継承されることはありません。したがって、レコードに対して sealed（封印された）修飾子を使用することはできません。sealed は継承を制御する目的でクラスに使用されます。

D: public record A(...){public int k;} レコードは、コンポーネント（括弧 () の中に定義された変数）以外のインスタンスフィールド（静的でないフィールド）を宣言することができません。public int k; はインスタンスフィールドを追加しようとしているためエラーとなります。

E: record A(int i) implements B{} と interface B{default void i(){}} record A(int i) は、暗黙的に public int i() という名前のアクセサメソッド（値を取得するメソッド）を生成します。 一方、インターフェース B は default void i() というメソッドを持っています。 A が B を実装すると、同じ名前（i）で戻り値の型が異なる（int と void）二つのメソッドが衝突するため、コンパイルエラーとなります。

F: final record A extends Record{} すべてのレコードは、開発者が明示的に書かなくても、自動的に java.lang.Record クラスを継承します。開発者がコード内で extends Record と明示的に書くことは文法上禁止されています。また他のclassをextendsすることもできません。

例外がスローされる三つのコードの再解説
実行時に例外（RuntimeException）がスローされるコード断片は、A、B、D の三つです。
A: List i=List.of(new Object(),1,"2");i.add(false);i.remove(3);
List.of() メソッドは、変更不可能なリスト（イミュータブルリスト）を作成します。i.add(); やi.remove();のように要素を追加しようとすると、リストのサイズを変更できないため、実行時に UnsupportedOperationException がスローされます。

B: Collection i=Arrays.asList(new Object[]{new Object(), true, ' ',3});i.add(false);i.remove(3);
Arrays.asList() メソッドは、基になる配列をラップした固定サイズのリストを作成します。同様にi.add(); やi.remove();のように要素を追加しようとすると、リストのサイズを変更できないため、実行時に UnsupportedOperationException がスローされます。

D: List i=new ArrayList();i.add(1);i.remove(1);
最初の二行で、リスト i は [1] という要素が一つだけ入った状態になります（要素 1 はインデックス 0 に存在します）。
i.remove(1); の引数 1 は、要素の値ではなくインデックスとして解釈されます。リストにはインデックス 0 の要素しか存在しないのに、存在しないインデックス 1 を削除しようとするため、実行時に IndexOutOfBoundsException がスローされます。

例外がスローされないコード断片（またはコンパイルエラー）
C: Collection