[Java] 例外：NegativeArraySizeExceptionエラーになる原因と対処法

NegativeArraySizeExceptionは、Javaで配列を作成する際に、負のサイズを指定した場合に発生するランタイム例外です。

配列のサイズは0以上でなければならないため、負の値を指定するとこの例外がスローされます。

原因としては、配列のサイズを計算する際に誤って負の値が使用されることが挙げられます。

例えば、ユーザー入力や計算結果が負の値になる場合です。

対処法としては、配列のサイズを指定する前に、その値が負でないかを確認し、必要に応じて例外処理を行うことが推奨されます。

この記事でわかること

NegativeArraySizeExceptionの定義と原因
例外発生時の対処法
配列サイズに関する他の例外
例外を防ぐためのベストプラクティス
テスト方法と注意点

目次から探す

NegativeArraySizeExceptionとは

NegativeArraySizeExceptionは、Javaプログラミングにおいて配列のサイズを負の値で指定した場合に発生する例外です。

配列は、指定されたサイズに基づいてメモリを確保するため、負の値を指定すると論理的に不可能な操作となります。

この例外は、主にプログラムのバグや不適切なユーザー入力によって引き起こされます。

NegativeArraySizeExceptionは、RuntimeExceptionのサブクラスであり、コンパイル時には検出されず、実行時にのみ発生します。

このため、プログラマは配列のサイズを指定する際に注意を払う必要があります。

NegativeArraySizeExceptionが発生する原因

配列のサイズに負の値を指定する

配列を作成する際に、サイズを直接負の値で指定すると、NegativeArraySizeExceptionが発生します。

例えば、new int[-5]のように記述すると、この例外がスローされます。

これは、配列のサイズは常に0以上でなければならないためです。

ユーザー入力による負の値

ユーザーからの入力を受け取って配列のサイズを決定する場合、入力値が負の値であると、例外が発生します。

例えば、ユーザーが配列のサイズを入力する際に誤って負の数を入力した場合、プログラムはその値を使って配列を作成しようとし、NegativeArraySizeExceptionがスローされます。

計算結果が負の値になるケース

配列のサイズを計算によって決定する場合、計算結果が負の値になることがあります。

例えば、ある数から別の数を引いた結果が負の値になる場合、その結果を配列のサイズとして使用すると、例外が発生します。

計算式の見直しが必要です。

ループや条件分岐での誤ったサイズ指定

ループや条件分岐の中で配列のサイズを決定する際に、誤った条件や計算を行うと、負の値が指定されることがあります。

例えば、ループのカウンタが誤って負の値を生成する場合、配列のサイズに負の値が指定され、NegativeArraySizeExceptionが発生します。

プログラムのロジックを確認することが重要です。

NegativeArraySizeExceptionの対処法

配列サイズの事前チェック

配列を作成する前に、サイズが0以上であることを確認することが重要です。

条件文を使用して、サイズが負の値でないかをチェックし、適切なエラーメッセージを表示することで、例外の発生を防ぐことができます。

try-catchブロックを使用した例外処理

NegativeArraySizeExceptionが発生する可能性のあるコードをtryブロック内に配置し、catchブロックで例外を捕捉することで、プログラムが異常終了するのを防ぎます。

これにより、エラーメッセージを表示したり、代替処理を行ったりすることができます。

import java.util.Scanner;
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.print("配列のサイズを入力してください: ");
        int size = scanner.nextInt();
        
        try {
            int[] array = new int[size]; // ここで例外が発生する可能性がある
        } catch (NegativeArraySizeException e) {
            System.out.println("エラー: 配列のサイズは0以上でなければなりません。");
        }
    }
}

配列のサイズを入力してください: -3
エラー: 配列のサイズは0以上でなければなりません。

ユーザー入力のバリデーション

ユーザーからの入力を受け取る際には、入力値が適切であるかを確認するバリデーションを行うことが重要です。

負の値が入力された場合には、再度入力を促すか、エラーメッセージを表示することで、例外の発生を防ぎます。

計算結果の検証と修正

配列のサイズを計算によって決定する場合、計算結果が負の値にならないように、事前に検証を行うことが必要です。

計算式を見直し、必要に応じて条件を追加することで、負の値が生成されるのを防ぎます。

デバッグツールを活用した原因特定

NegativeArraySizeExceptionが発生した場合、デバッグツールを使用して、どの部分で負の値が生成されたのかを特定することが重要です。

変数の値を追跡し、プログラムのフローを確認することで、問題の根本原因を見つけ出し、修正することができます。

NegativeArraySizeExceptionの具体例

配列サイズに直接負の値を指定した例

配列を作成する際に、直接負の値を指定するとNegativeArraySizeExceptionが発生します。

以下のコードは、その具体例です。

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = new int[-5]; // 負の値を指定
    }
}

Exception in thread "main" java.lang.NegativeArraySizeException: -5

この例では、配列のサイズに-5を指定しているため、例外が発生します。

ユーザー入力が原因で発生する例

ユーザーからの入力を受け取って配列のサイズを決定する場合、誤って負の値が入力されると例外が発生します。

以下のコードはその例です。

import java.util.Scanner;
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.print("配列のサイズを入力してください: ");
        int size = scanner.nextInt(); // ユーザー入力を受け取る
        
        int[] array = new int[size]; // 負の値が入力された場合、例外が発生
    }
}

配列のサイズを入力してください: -3
Exception in thread "main" java.lang.NegativeArraySizeException: -3

計算結果が負の値になり例外が発生する例

計算によって配列のサイズを決定する場合、計算結果が負の値になると例外が発生します。

以下のコードはその具体例です。

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        int baseSize = 5;
        int subtractValue = 10;
        int size = baseSize - subtractValue; // 計算結果が負の値
        
        int[] array = new int[size]; // ここで例外が発生
    }
}

Exception in thread "main" java.lang.NegativeArraySizeException

ループ内で誤ったサイズ指定による例外発生例

ループ内で誤った条件を使用して配列のサイズを決定すると、負の値が指定されることがあります。

以下のコードはその例です。

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        int size = -1; // 初期値を負の値に設定
        
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            size--; // ループでサイズを減少させる
        }
        
        int[] array = new int[size]; // ここで例外が発生
    }
}

Exception in thread "main" java.lang.NegativeArraySizeException

この例では、ループの結果として配列のサイズが負の値になり、例外が発生します。

NegativeArraySizeExceptionを防ぐためのベストプラクティス

配列サイズの初期化時に負の値を避ける方法

配列を初期化する際には、サイズを0以上に設定することが重要です。

条件文を使用して、サイズが負の値でないことを確認し、必要に応じてデフォルト値を設定することで、例外の発生を防ぎます。

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        int size = -3; // 初期値を負の値に設定
        
        if (size < 0) {
            size = 0; // 負の値の場合は0に設定
        }
        
        int[] array = new int[size]; // ここで例外は発生しない
    }
}

ユーザー入力のサニタイズ

ユーザーからの入力を受け取る際には、入力値が適切であるかを確認するサニタイズを行うことが重要です。

負の値が入力された場合には、再度入力を促すか、エラーメッセージを表示することで、例外の発生を防ぎます。

import java.util.Scanner;
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        int size = -1;
        while (size < 0) {
            System.out.print("配列のサイズを入力してください (0以上): ");
            size = scanner.nextInt(); // ユーザー入力を受け取る
        }
        
        int[] array = new int[size]; // ここで例外は発生しない
    }
}

計算結果の範囲チェック

配列のサイズを計算によって決定する場合、計算結果が負の値にならないように、事前に範囲チェックを行うことが必要です。

計算式を見直し、必要に応じて条件を追加することで、負の値が生成されるのを防ぎます。

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        int baseSize = 5;
        int subtractValue = 10;
        int size = baseSize - subtractValue; // 計算結果
        
        if (size < 0) {
            size = 0; // 負の値の場合は0に設定
        }
        
        int[] array = new int[size]; // ここで例外は発生しない
    }
}

例外処理を活用した堅牢なコード設計

NegativeArraySizeExceptionが発生する可能性のあるコードをtry-catchブロックで囲むことで、プログラムが異常終了するのを防ぎます。

これにより、エラーメッセージを表示したり、代替処理を行ったりすることができ、堅牢なコード設計が実現します。

import java.util.Scanner;
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.print("配列のサイズを入力してください: ");
        int size = scanner.nextInt(); // ユーザー入力を受け取る
        
        try {
            int[] array = new int[size]; // ここで例外が発生する可能性がある
        } catch (NegativeArraySizeException e) {
            System.out.println("エラー: 配列のサイズは0以上でなければなりません。");
        }
    }
}

このように、例外処理を活用することで、プログラムの安定性を向上させることができます。

応用例：配列サイズに関する他の例外

ArrayIndexOutOfBoundsExceptionとの違い

ArrayIndexOutOfBoundsExceptionは、配列のインデックスが有効な範囲外である場合に発生する例外です。

例えば、配列のサイズが5の場合、インデックス0から4までが有効ですが、インデックス5や負のインデックスを指定するとこの例外がスローされます。

一方、NegativeArraySizeExceptionは、配列のサイズ自体が負の値である場合に発生します。

つまり、前者は配列の要素にアクセスする際のエラーであり、後者は配列の作成時のエラーです。

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = new int[5];
        
        // ArrayIndexOutOfBoundsExceptionの例
        try {
            int value = array[5]; // 有効なインデックスを超えている
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
            System.out.println("エラー: インデックスが範囲外です。");
        }
    }
}

OutOfMemoryErrorとの関連性

OutOfMemoryErrorは、Java仮想マシンがメモリを確保できない場合に発生するエラーです。

配列のサイズが非常に大きい場合や、メモリが不足している場合にこのエラーが発生します。

NegativeArraySizeExceptionとは異なり、これは配列のサイズが負であることに起因するものではなく、メモリの制約に関連しています。

大きな配列を作成する際には、メモリの使用状況を考慮する必要があります。

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            int[] largeArray = new int[Integer.MAX_VALUE]; // 非常に大きな配列を作成
        } catch (OutOfMemoryError e) {
            System.out.println("エラー: メモリ不足です。");
        }
    }
}

IllegalArgumentExceptionとの比較

IllegalArgumentExceptionは、メソッドに渡された引数が不正である場合にスローされる例外です。

配列のサイズを指定する際に負の値を渡すと、NegativeArraySizeExceptionが発生しますが、他のメソッドに負の値を渡すとIllegalArgumentExceptionが発生することがあります。

例えば、配列のサイズを指定するメソッドに負の値を渡すと、NegativeArraySizeExceptionが発生しますが、他のメソッドで同様の値を使用すると、IllegalArgumentExceptionが発生することがあります。

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            setArraySize(-5); // 負の値を渡す
        } catch (IllegalArgumentException e) {
            System.out.println("エラー: 不正な引数が渡されました。");
        }
    }
    public static void setArraySize(int size) {
        if (size < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("サイズは0以上でなければなりません。");
        }
        int[] array = new int[size]; // 配列のサイズを設定
    }
}

このように、NegativeArraySizeExceptionは配列のサイズに特有の例外であり、他の例外と異なる状況で発生します。

各例外の特性を理解することで、より堅牢なプログラムを作成することができます。