javaの描画関係のプログラムの考え方について

質問

昔からあるJavaの基本的なグラフィックスのプログラム（下方のサンプル）の構造の基本についてお尋ねします。
プログラムの構成を言葉で言うなら、
１ クラスの設定
２ クラス内部のメソッドの作成(コンストラクタ、paint, main)
(mainはメソッドとは言わないかもしれませんが、クラスの中の実働部隊のトップということでそういう位置づけにしました。)

ここで疑問ですが、

疑問１
paintメソッドですが、どのようにして呼ばれていると考えるのでしょうか。プログラムの中で呼び出されていないように見えます。
mainの中のw.setVisible(true)とかw.show()が描画せよ、というトリガーだと思いますが、paintを動かせとはストレートには読めません。
w.paint() とかだとTestクラスのオブジェクトwのメソッドpaintを動かしているということが示されるわけですが。こういうのがないですね。

疑問２
mainの中のFrame w=new Test()はTest w=new Test()でも動作しますが、これはあまり気にしなくていいでしょうか。

---- 以下はプログラムの構造です。---
import 適当に

public class Test extends Frame{

public Test(){ クラスと同じ名前なのでコンストラクタですね。
setSize(300,300);ウィンドウのサイズ指定
addWindowListener()
などいろいろウィンドウのセッティング
ウィンドウの閉じ方とか
描画のためのキャンバスの用意
}

public void paint(Graphics g){
g.drawLine(0,0,200,200); 描画本体
この部分をいろいろプログラミングする
}

public static void main(String[] args){
メインなのでここがスタートライン
Frame w=new Test(); オブジェクトを作って
// w.show();
w.setVisible(true); 描け
}

}

回答No.4

_kappe_

参考までに、描画するために特定のクラスを継承してメソッドをオーバーライドするという作法はJava独自のものではなく、よくあるスタイルです。
Qtというツールキットを例にします。 https://ja.wikipedia.org/wiki/Qt
Qtではプログラミング言語として主にC++を使います。QWidget（またはその子クラス）を継承したクラスでvoid paintEvent(QPaintEvent*)というメソッドをオーバーライドして、その中に描画処理を記述します。

回答No.3

_kappe_

>そういう意味で予約語（システムに組み込まれていてユーザが変えられない名前）を事前に了解しておく必要もあると思いました。例えば、paintというメソッドは名前が変えられないということでしょうか。paintというメソッドがあるからそれに応じた見えない手続きが動作するということですが。

予約語と似てはいますが、予約語ではありません。
サンプルプログラムのTestクラスはFrameクラスを継承しています。「描画するにはpublic void paint(Graphics g) { 〜 }というメソッドを定義する」というのはFrameクラスの仕様です。もっと言えば、Frameクラスの親クラスであるWindowクラス、さらにその親クラスの…とたどっていって、最終的にはComponentクラスに行き着きます。

>それとも名前を変えたとしても、クラスに含まれているメソッドはすべて実行するということになっていてメソッドの名前は何でもいいということにはならないでしょうか。

メソッドの名前は何でもいいということにはなりません。引数や返り値の型まで含めて、この場合はpublic void paint(Graphics g) { 〜 }というメソッドを定義する（正確にはオーバーライドする）必要があります。paint()というメソッド名であっても、引数の型や数を変えてしまうとそのメソッドはAWTの仕組みからは自動的に呼ばれることはありません。
一方、Frameなどのクラスを継承せずにpublic void paint(Graphics g) { 〜 }というメソッドを定義したとしても、やはりAWTから自動的に呼ばれることはありません。

まとめると、既存のクラスを継承して利用する際にはそのクラスの仕様を理解する必要があるということです。

お礼

回答頂き、誠にありがとうございます。
クラスの継承とかオーバーロード、オーバーライド、同一名の関数とかメソッドでも引数が違うと違うものと見なされるなど様々な仕様があって整理できなくなりそうです。c++はどうだったっけ？など類似した言語の仕様とごっちゃになりそうですね。グラフィックスの処理に関する疑問だったのですが、ちゃんと理解するには言語の根幹的な仕様の知識も必要なように思いました。

回答No.2

_kappe_

>プログラマが呼び出さなくても、勝手に呼び出されるタイミングがわかるというところが手続き型のプログラミングとは違うということなのでしょうか。

質問者さんが書いたプログラム以外の部分に、「このような条件の時に描画部品のpaint()メソッドを呼ぶ」という手続きが予め実装されているだけです。Javaだって手続き型（＋オブジェクト指向）のプログラミング言語です。

>勝手に動作するにしてもどれが先に出てくるかの問題はあるはずなので、プログラムの先に書いてある方ということでしょうか。

その辺もAWTの描画システムが適切に処理するのでユーザーが気にする必要はありません。paint()を呼ぶ順番はプログラムの中に書かれている順番ではなく、複数の描画部品の生成順序や重なり具合に基づいて決定されます。
どのように実装されているかが気になる場合は、java.awt.Frameクラスやその親クラスであるWindow、Containerなどのソースコードを読んでみてください。ソースコードは公開されています。

お礼

回答ありがとうございます。見えないところで手続きがしっかり組み込まれているということですね。
そういう意味で予約語（システムに組み込まれていてユーザが変えられない名前）を事前に了解しておく必要もあると思いました。例えば、paintというメソッドは名前が変えられないということでしょうか。paintというメソッドがあるからそれに応じた見えない手続きが動作するということですが。それとも名前を変えたとしても、クラスに含まれているメソッドはすべて実行するということになっていてメソッドの名前は何でもいいということにはならないでしょうか。プログラマがどこまで自由に名前を決めていいのかのラインという疑問が出てくるのですが。Javaの参考書を読むときにいつも疑問に思っていました。

回答No.1

_kappe_

１
AWTの描画システムがうまい具合にやってくれるのでどのように呼ばれるかは気にする必要はありません。ウィンドウの大きさをユーザーが変えたときなど、paint()メソッドは様々なタイミングで呼ばれます。

２
このプログラムではどちらを使っても構いません。
Frameクラスにないメソッド（仮にabc()とします）をTestクラスで実装してmain()からそのメソッドを呼びたい場合は、Frame w=new Test(); w.abc();ではコンパイルエラーになるので、Test w=new Test(); w.abc();とする必要があります。

お礼

回答ありがとうございました。プログラマが呼び出さなくても、勝手に呼び出されるタイミングがわかるというところが手続き型のプログラミングとは違うということなのでしょうか。確かにウィンドウサイズが変わったら、それに応じて描画しなおすのは当たり前だし、ウィンドウが指定されたら描画しなくてはならないのも当たり前なのでわざわざ呼びだされなくても出てくる、ということになるでしょうか。ただ、勝手に動作するにしてもどれが先に出てくるかの問題はあるはずなので、プログラムの先に書いてある方ということでしょうか。
　私はこういうタイプのプログラミングに慣れておらず、今まで何万行のコード書いたとしても、それはすべて手続きであり、自分で紙と鉛筆と電卓でやっていることを超高速でやってもらっているだけ、という形にはなります。その辺とだいぶ違う感覚のようですが。