Javaにおけるインターフェース

2年 ago

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Javaのインタフェースは、コアの概念の1つです。Javaのインタフェースは、Javaプログラミング言語の中核的な部分であり、JDKだけでなくJavaの設計パターンでも広く使用されています。多くのフレームワークはJavaのインタフェースを大量に使用しています。

Javaでのインターフェース

Javaのインターフェースは、抽象化を実現するための手段を提供します。Javaのインターフェースは、サブクラスが実装する契約を定義するためにも使用されます。例えば、複数の図形からなる描画を作成したいとします。ここでは、Shapeというインターフェースを作成し、異なる種類のShapeオブジェクトが実装するすべてのメソッドを定義します。単純化のために、描画するためのdraw()メソッドと図形の面積を返すgetArea()メソッドのみを保持することができます。

Java インターフェースの例

上記の要件に基づいて、私たちのShapeインターフェースは以下のようになります。Shape.java

package com.scdev.design;

public interface Shape {

	//implicitly public, static and final
	public String LABLE="Shape";
	
	//interface methods are implicitly abstract and public
	void draw();
	
	double getArea();
}

Javaにおけるインターフェースに関する重要なポイント

public abstract class ShapeAbs implements Shape {

@Override
public double getArea() {
return 0;
}

}
プログラムを実装に関連付けて書くようにすると、将来的にもっと良い実装が現れた場合に容易に切り替えることができるため、常にインターフェースの観点でプログラムを作成するべきです。

Javaのインターフェースの実装例

今度は、JavaでShapeインターフェースの実装をいくつか見てみましょう。Circle.java

package com.scdev.design;

public class Circle implements Shape {

	private double radius;

	public Circle(double r){
		this.radius = r;
	}
	
	@Override
	public void draw() {
		System.out.println("Drawing Circle");
	}
	
	@Override
	public double getArea(){
		return Math.PI*this.radius*this.radius;
	}

	public double getRadius(){
		return this.radius;
	}
}

円クラスがインターフェースで定義されたすべてのメソッドを実装しており、さらにgetRadius()のような独自のメソッドも持っていることに注目してください。インターフェースの実装は複数のタイプのコンストラクタを持つことができます。では、Shapeインターフェースのもう一つの実装であるRectangle.javaを見てみましょう。

package com.scdev.design;

public class Rectangle implements Shape {

	private double width;
	private double height;
	
	public Rectangle(double w, double h){
		this.width=w;
		this.height=h;
	}
	@Override
	public void draw() {
		System.out.println("Drawing Rectangle");
	}

	@Override
	public double getArea() {
		return this.height*this.width;
	}

}

オーバーライドの注釈の使用に注意し、Javaの注釈について学び、Javaでメソッドをオーバーライドする際には常にオーバーライドの注釈を使用するべきである理由について知ってください。以下は、インターフェースを用いてコーディングする方法を示したテストプログラムの例です。ShapeTest.java

package com.scdev.design;

public class ShapeTest {

	public static void main(String[] args) {
		
		//programming for interfaces not implementation
		Shape shape = new Circle(10);
		
		shape.draw();
		System.out.println("Area="+shape.getArea());
		
		//switching from one implementation to another easily
		shape=new Rectangle(10,10);
		shape.draw();
		System.out.println("Area="+shape.getArea());
		}

}

上記のJavaインターフェイスの例プログラムの出力は次のとおりです。

Drawing Circle
Area=314.1592653589793
Drawing Rectangle
Area=100.0

Java インターフェースの利点

Javaのクラスは複数のインターフェースを実装することができるため、ほとんどの場合はスーパークラスとしてインターフェースを使用することがより良いです。

Javaインターフェースのデメリット

インタフェースは多くの利点を提供しますが、いくつかの欠点もあります。

実装クラスに独自のメソッドがある場合、これらのメソッドを直接コードで使用することはできません。なぜなら、オブジェクトの型はそのようなメソッドを持っていないインターフェースであるからです。例えば、上記のコードでは、shape.getRadius()の部分でコンパイルエラーが発生します。これを解決するために、型キャストを使用して次のようにメソッドを使用することができます：
Circle c = (Circle) shape;
c.getRadius();

ただし、クラスの型キャストには欠点もあります。

これが私がJavaでのインターフェースについて持っているものです。Javaのインターフェースをよく使用するため、その特徴を理解する必要があります。システムの設計においてインターフェースを使用し、インターフェースを実装するクライアントとサブクラスとの契約として使用してください。追記：Java 8では、デフォルトメソッドと静的メソッドの実装を導入することで、インターフェースの定義が変わりました。詳細については、Java 8のインターフェースをご覧ください。