Java オブジェクト指向2(継承)

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コラム
Java オブジェクト指向2(継承)

はじめに

Javaのオブジェクト指向を実現する上で重要となる3つの機能(カプセル化、継承、多態性)について3回にわたってご紹介します。今回ご紹介する機能は、継承です。

継承(1)

1)類似したクラスの作成

以前作成したクラスとほとんど同じクラス(メソッドを一つだけ追加する等)を作る場合、「最初に作成したクラスをコピー&ペーストして作成する」がまず思い浮かと思います。しかし、コピー&ペーストではいくつかの問題点があります。

《コピー&ペーストの問題点》
1.追加や修正に手間がかかる
2.管理が難しくなる

Animalクラスをコピー&ペーストして、talkメソッドを追加したHumanクラスを作成した例で考えてみます。

1.追加や修正に手間がかかる

Animalクラスに新しいメソッドを追加した場合や、Animalクラス内のメソッドを変更した場合は、その変更をHumanクラスにも行う必要があります。
その理由として、HumanはAnimalの一部であり、AnimalができることはHumanもできなければならないためです。

2.管理が難しくなる

AnimalクラスとHumanクラスの違いは、talkメソッドの有無のみで、それ以外のコードは重複することになります。
プログラム全体の見通しが悪くなり、管理が難しくなります。また、これは、保守性を低下させる要因になります。

コピー&ペーストで類似したクラスを作成していくことは、現実的とは言えません。
これらの問題点を解決して、類似したクラスを作成する機能こそ「継承」ということです。
継承を用いたクラスの定義は、extends修飾子を用いて次のように行います。

アクセス修飾子 class クラス名 extends 元となるクラス名{
元となるクラスとの「差分」メンバを記述
}

つまり、Humanクラスは次のように書き換えられるということです。

//Animalクラス
public class Animal{
//フィールド
String name;
int year;

//メソッド
public void run(){…}
public void eat(){…}
public void sleep(){…}
}

//Humanクラス
public class Human extends Animal{
//Animalクラスとの「差分」メンバ
//メソッド
public void talk(){…}
}

Humanクラスでは、talkメソッドのみ記述していますが、Animalクラスのメンバを利用できます。
しかし、Animalクラスでは、talkメソッドは利用できません。

Animalクラスのように、継承の元となるクラスを「親クラス」、「スーパークラス」と呼びます。
また、Humanクラスのように、親クラスを継承して新たに定義されるクラスを「子クラス」、「サブクラス」と呼びます。

継承関係を図で表現する場合は、イメージ図のように「サブ(子)クラス」から「スーパー(親)クラス」に向かって矢印を記述するルールになっています。

2)継承の注意点

継承を行う上で、気を付けなければならないことがあるので、ご紹介します。

《継承の注意点》

スーパークラス内のprivate修飾子が付いたメンバは、サブクラスから利用不可

final修飾子が付いたスーパークラスは、継承不可

継承は、「is-a」の関係で行う

サブクラス is a スーパークラス

「is-a」の関係が不成立ならば、ラクができるとしても継承を使わないようにしましょう。

1つのサブクラスが継承できるスーパークラスは、1つのみ

継承(2)

1)オーバーライド

サブクラスでスーパークラスのメソッドの動きを変えたい場合は、サブクラスでスーパークラスのメソッドを書き換えます。このことをオーバーライドといいます。
似た言葉にオーバーロードがありますが、全く異なるものになります。

オーバーライド

上書き

オーバーロード

複数定義

スーパークラスの全てのメソッドをオーバーライドできるわけではありません。オーバーライドするにはいくつかの条件があります。
オーバーライドの条件として、次の条件があります。

《オーバーライドの条件》

final修飾子が付いていない

オーバーライドするメソッドにはstaticは付けられない

スーパークラスと同じメソッド名である

スーパークラスと同じ引数(データ型、個数)

スーパークラスと同じ戻り値である

スーパークラスと同じアクセス修飾子 or スーパークラスより制限が緩いアクセス修飾子である

【アクセス修飾子】

制限	名前	プログラム内のアクセス修飾子	アクセスの許可範囲
厳しい ⇔ 緩い	private	private	自分自身のクラスのみ
	package private	(何も記述しない)	自分と同じパッケージ内のクラス
	protected	protected	自分と同じパッケージ内 or 自分を継承したクラス
	public	public	全クラス

2)スーパークラスの利用

「super」を利用することで、サブクラスでオーバーライドしていても、スーパークラスのメソッドを使用することができます。

スーパークラスのフィールドを利用する

super.フィールド名;

スーパークラスのメソッドを呼び出す

super.メソッド名(引数);

スーパークラスのコンストラクタを呼び出す

「暗黙のsuper();」が自動挿入

super(引数);
※ただし、サブクラスのコンストラクタの先頭行にしか記述できません

//Animalクラス
public class Animal{
//メソッド
public void sleep(){ System.out.println("Animalクラスのsleepメソッド"); }

//コンストラクタ
public class Animal(){ System.out.println("Animalクラスのコンストラクタ"); }
}

//Humanクラス
public class Human extends Animal{

//メソッド
//sleepメソッドをオーバーライド
public void sleep(){
System.out.println("Humanクラスのsleepメソッド");
super.sleep(); //スーパークラスのsleepメソッド呼び出し
}

//コンストラクタ
public class Human(){
super(); //スーパークラスのコンストラクタ呼び出し
System.out.println("Humanクラスのコンストラクタ");
//先頭行以外に「super();」を記述するとエラーになる
}
}

//Mainクラス
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Human h = new Human();
h.sleep();
}
}

実行結果

Animalクラスのコンストラクタ
Humanクラスのコンストラクタ
Humanクラスのsleepメソッド
Animalクラスのsleepメソッド

MainクラスでHumanクラスをインスタンス化したことで、Humanクラスのコンストラクタが呼び出されます。しかし、Humanクラスのコンストラクタでは、スーパークラスであるAnimalクラスのコンストラクタを呼び出しているため、実行結果は、
Animalクラスのコンストラクタ
Humanクラスのコンストラクタ
となります。

また、sleepメソッドでは、Humanクラスでオーバーライドした後にAnimalクラスのsleepを呼び出しているため、実行結果は、
Humanクラスのsleepメソッド
Animalクラスのsleepメソッド
となります。

まとめ

「継承」についてご紹介しました。お役に立てると幸いです。