クラスの継承(2) | Teaching Programming

前回のまとめ

継承するとメンバーを受け継ぐ
ただしメンバーのアクセス修飾子に注意
継承の元となるクラスは「スーパークラス」、継承によって作られた新しいクラスは「サブクラス」
super: サブクラスからスーパークラスのメソッド（コンストラクタを含む）を呼び出すことができる
スーパークラスにあるメソッドをオーバーライド（上書き）することができる

サブクラスからスーパークラスへのキャスト

コード全体: Main1.java

サブクラスはスーパークラスのメンバーをすべて持っている。
よって、サブクラスのインスタンスはスーパークラスのインスタンスとみなしても（として扱っても）大丈夫だ。

実際に、次のようなコードが書ける。

package d00000.lecture12;

import d00000.lecture11.Book;
import d00000.lecture11.Comic;


public class Main1 {
    public static void main(String[] args) {

        Book book = new Book("ブック", "作者A", 1000);
        Comic comic = new Comic("コミック", "作者B", 2000, 1, false);

        // スーパークラスのインスタンスとして名前をつけることができる。
        Book comicAsBook = (Book)comic;

        // comicとcomicAsBookは同じインスタンスだが、comicAsBookで使うとBookのインスタンスという扱いになる。
        // つまりBookのメンバーしか使えない
        System.out.println(comic.getTitleWithVolume());
        // System.out.println(comicAsBook.getTitleWithVolume()); // コンパイルエラーになるためコメントにしてある

        // スーパークラスの配列にサブクラスのインスタンスを入れることができる。
        Book[] bookList = new Book[2];
        bookList[0] = book;
        bookList[1] = comic;
        // 上記は
        // bookList[1] = comicAsBook;
        // あるいは
        // bookList[1] = (Book)comic;
        // と同じ

        // comicAsBookの場合と同様にbookList[1]に入っているのはComicクラスのインスタンスだが
        // Comicクラスのメソッドは使えない。
        // System.out.println(bookList[1].getTitleWithVolume()); // コンパイルエラーになるためコメントにしてある

        // オーバーライドしたメソッドはどちらが使われるか。
        System.out.println(comic.getTaxIncludedPrice());
        System.out.println(comicAsBook.getTaxIncludedPrice());
        // どちらの型で呼ばれているかに関係なく、インスタンスの型のメソッドが使われる
        // 配列の場合も同様
        for (int i=0; i<bookList.length; i++) {
            System.out.println(bookList[i].getInfoAsCsv());
        }
    }
}

Book book = new Book("ブック", "作者A", 1000);

Comic comic = new Comic("コミック", "作者B", 2000, 1, false);

// スーパークラスのインスタンスとして名前をつけることができる。

Book comicAsBook = (Book)comic;

これは、次のような状況だ。

サブクラスからスーパークラスへのキャスト

comicで使う場合はComicクラスのインスタンスとして扱うことができるが（当たり前）、comicAsBookで使う場合はBookクラスのメンバーしか使えない。つまり

System.out.println(comic.getTitleWithVolume());

1	System.out.println(comic.getTitleWithVolume());

は実行できるが、

System.out.println(comicAsBook.getTitleWithVolume());

1	System.out.println(comicAsBook.getTitleWithVolume());

はコンパイルエラーになる。

これができると何が嬉しいのだろうか？1つは「BookとComicを（Bookの情報だけになるが）同じように扱える」ということだ。前回は
BookとComicでそれぞれ配列を作ってデータを扱っていたが、まとめてBookの配列として扱うことができる。つまり、

package d00000.lecture12;

import d00000.lecture11.Book;
import d00000.lecture11.Comic;


public class Main1 {
    public static void main(String[] args) {

        Book book = new Book("ブック", "作者A", 1000);
        Comic comic = new Comic("コミック", "作者B", 2000, 1, false);

        // スーパークラスのインスタンスとして名前をつけることができる。
        Book comicAsBook = (Book)comic;

        // comicとcomicAsBookは同じインスタンスだが、comicAsBookで使うとBookのインスタンスという扱いになる。
        // つまりBookのメンバーしか使えない
        System.out.println(comic.getTitleWithVolume());
        // System.out.println(comicAsBook.getTitleWithVolume()); // コンパイルエラーになるためコメントにしてある

        // スーパークラスの配列にサブクラスのインスタンスを入れることができる。
        Book[] bookList = new Book[2];
        bookList[0] = book;
        bookList[1] = comic;
        // 上記は
        // bookList[1] = comicAsBook;
        // あるいは
        // bookList[1] = (Book)comic;
        // と同じ

        // comicAsBookの場合と同様にbookList[1]に入っているのはComicクラスのインスタンスだが
        // Comicクラスのメソッドは使えない。
        // System.out.println(bookList[1].getTitleWithVolume()); // コンパイルエラーになるためコメントにしてある

        // オーバーライドしたメソッドはどちらが使われるか。
        System.out.println(comic.getTaxIncludedPrice());
        System.out.println(comicAsBook.getTaxIncludedPrice());
        // どちらの型で呼ばれているかに関係なく、インスタンスの型のメソッドが使われる
        // 配列の場合も同様
        for (int i=0; i<bookList.length; i++) {
            System.out.println(bookList[i].getInfoAsCsv());
        }
    }
}

// スーパークラスの配列にサブクラスのインスタンスを入れることができる。

Book[] bookList = new Book[2];

bookList[0] = book;

bookList[1] = comic;

とすることができる。ただし、bookList[1]は本来Comicだが、Book扱いになる。

Book扱いになる（つまりComicで追加されたメンバーは使えない）が、オーバーライドされたメソッドはどういう扱いになるのだろうか。
次の実行結果を確認しよう。

package d00000.lecture12;

import d00000.lecture11.Book;
import d00000.lecture11.Comic;


public class Main1 {
    public static void main(String[] args) {

        Book book = new Book("ブック", "作者A", 1000);
        Comic comic = new Comic("コミック", "作者B", 2000, 1, false);

        // スーパークラスのインスタンスとして名前をつけることができる。
        Book comicAsBook = (Book)comic;

        // comicとcomicAsBookは同じインスタンスだが、comicAsBookで使うとBookのインスタンスという扱いになる。
        // つまりBookのメンバーしか使えない
        System.out.println(comic.getTitleWithVolume());
        // System.out.println(comicAsBook.getTitleWithVolume()); // コンパイルエラーになるためコメントにしてある

        // スーパークラスの配列にサブクラスのインスタンスを入れることができる。
        Book[] bookList = new Book[2];
        bookList[0] = book;
        bookList[1] = comic;
        // 上記は
        // bookList[1] = comicAsBook;
        // あるいは
        // bookList[1] = (Book)comic;
        // と同じ

        // comicAsBookの場合と同様にbookList[1]に入っているのはComicクラスのインスタンスだが
        // Comicクラスのメソッドは使えない。
        // System.out.println(bookList[1].getTitleWithVolume()); // コンパイルエラーになるためコメントにしてある

        // オーバーライドしたメソッドはどちらが使われるか。
        System.out.println(comic.getTaxIncludedPrice());
        System.out.println(comicAsBook.getTaxIncludedPrice());
        // どちらの型で呼ばれているかに関係なく、インスタンスの型のメソッドが使われる
        // 配列の場合も同様
        for (int i=0; i<bookList.length; i++) {
            System.out.println(bookList[i].getInfoAsCsv());
        }
    }
}

// オーバーライドしたメソッドはどちらが使われるか。

System.out.println(comic.getTaxIncludedPrice());

System.out.println(comicAsBook.getTaxIncludedPrice());

// どちらの型で呼ばれているかに関係なく、インスタンスの型のメソッドが使われる

// 配列の場合も同様

for (int i=0; i<bookList.length; i++) {

System.out.println(bookList[i].getInfoAsCsv());

}

コメントにも書いてある通り、「どのクラスとして扱っているか」ではなく、「インスタンス化した時のクラス」の実装が使われる。

すべてのクラスはObjectクラスを継承している

コード全体: Magazine.java, Main2.java, Main3.java

雑誌を表すMagazineクラスを作ってみよう。

public class Magazine extends Book {
    public int year;
    public int month;

    public Magazine(String title, String author, int price, int year, int month) {
        super(title, author, price);
        this.year = year;
        this.month = month;
    }

    @Override
    public String getInfoAsCsv() {
        return super.getInfoAsCsv() + "," + year + "年" + month + "月";
    }
}

public class Magazine extends Book {

public int year;

public int month;

public Magazine(String title, String author, int price, int year, int month) {

super(title, author, price);

this.year = year;

this.month = month;

}

@Override

public String getInfoAsCsv() {

return super.getInfoAsCsv() + "," + year + "年" + month + "月";

}

Objectクラス

オーバーライドする時にIDEを使うと、候補となるメソッドが表示されるが、Bookクラスで定義していないメソッドがあるのが確認できるはず。これはObjectクラスのメソッドである。
実は（Objectクラスを除く）すべてのクラスはObjectクラスを継承している。正確には「extends」で指定しない場合には、Objectクラスが自動的に継承される。
つまり「Objectを継承したBook」を継承しているのがMagazineという関係である。

すべてのクラスがObjectを継承しているのなら、Objectの配列は参照型ならすべて格納できる、ということになる。

package d00000.lecture12;

import d00000.lecture11.Book;
import d00000.lecture11.Comic;

public class Main2 {
    public static void main(String[] args) {
        Object[] objectList = new Object[4];
        objectList[0] = "文字列";
        objectList[1] = new Book("ブック", "著者1", 1000);
        objectList[2] = new Comic("コミック", "著者2", 2000, 2, false);
        objectList[3] = new Magazine("雑誌", "編集部", 500, 2018, 1);

        // System.out.printlnでそのまま表示
        System.out.println("そのまま表示");
        for (int i  = 0; i<objectList.length; i++) {
            System.out.println(objectList[i]);
        }
        System.out.println();

        // Bookとして扱えるものだけCSVを出力する
        System.out.println("Bookとして扱えるものだけCSVを出力する");
        for (int i  = 0; i<objectList.length; i++) {
            if (objectList[i] instanceof Book) {
                Book b = (Book)objectList[i];
                System.out.println(b.getInfoAsCsv());
            }
        }
        System.out.println();
    }
}

Object[] objectList = new Object[4];

objectList[0] = "文字列";

objectList[1] = new Book("ブック", "著者1", 1000);

objectList[2] = new Comic("コミック", "著者2", 2000, 2, false);

objectList[3] = new Magazine("雑誌", "編集部", 500, 2018, 1);

toStringメソッド

ここでは、toStringメソッドをオーバーライドしてみよう。これにより、System.out.printlnの引数として指定した時に表示する文字列を指定することができる。

package d00000.lecture12;

import d00000.lecture11.Book;

public class Magazine extends Book {
    public int year;
    public int month;

    public Magazine(String title, String author, int price, int year, int month) {
        super(title, author, price);
        this.year = year;
        this.month = month;
    }

    @Override
    public String getInfoAsCsv() {
        return super.getInfoAsCsv() + "," + year + "年" + month + "月";
    }

    @Override
    public String toString() {
        return title + " " + year + "年" + month + "号";
    }

    // 注: このequalsメソッドはサンプルのため不十分
    // IDEで生成するかLombokを利用する方が良い
    @Override
    public boolean equals(Object object) {
        if (!(object instanceof Magazine)) {
            return false;
        }
        Magazine another = (Magazine)object;
        if (!title.equals(another.title)) {
            return false;
        }
        if (!author.equals(another.author)) {
            return false;
        }
        if (price != another.price) {
            return false;
        }
        if (year != another.year) {
            return false;
        }
        if (month != another.month) {
            return false;
        }
        return true;
    }
}

@Override

public String toString() {

return title + " " + year + "年" + month + "号";

}

では、確認しよう。

package d00000.lecture12;

import d00000.lecture11.Book;
import d00000.lecture11.Comic;

public class Main2 {
    public static void main(String[] args) {
        Object[] objectList = new Object[4];
        objectList[0] = "文字列";
        objectList[1] = new Book("ブック", "著者1", 1000);
        objectList[2] = new Comic("コミック", "著者2", 2000, 2, false);
        objectList[3] = new Magazine("雑誌", "編集部", 500, 2018, 1);

        // System.out.printlnでそのまま表示
        System.out.println("そのまま表示");
        for (int i  = 0; i<objectList.length; i++) {
            System.out.println(objectList[i]);
        }
        System.out.println();

        // Bookとして扱えるものだけCSVを出力する
        System.out.println("Bookとして扱えるものだけCSVを出力する");
        for (int i  = 0; i<objectList.length; i++) {
            if (objectList[i] instanceof Book) {
                Book b = (Book)objectList[i];
                System.out.println(b.getInfoAsCsv());
            }
        }
        System.out.println();
    }
}

// System.out.printlnでそのまま表示

System.out.println("そのまま表示");

for (int i = 0; i<objectList.length; i++) {

System.out.println(objectList[i]);

}

System.out.println();

instanceof演算子とスーパークラスからサブクラスへのキャスト

Object型のままだと、その中のインスタンスが何であってもできることが限られる。実際のインスタンスの型を判別してキャストしよう。型の判別にはinstanceof演算子（教科書P.126）を使う。instanceof演算子で、「指定した型にキャストできるか」を判断することができる。Bookクラスにキャストできる（つまりBookクラスかBookの子孫となるクラス）かどうか判別してCSVを出力してみよう。

package d00000.lecture12;

import d00000.lecture11.Book;
import d00000.lecture11.Comic;

public class Main2 {
    public static void main(String[] args) {
        Object[] objectList = new Object[4];
        objectList[0] = "文字列";
        objectList[1] = new Book("ブック", "著者1", 1000);
        objectList[2] = new Comic("コミック", "著者2", 2000, 2, false);
        objectList[3] = new Magazine("雑誌", "編集部", 500, 2018, 1);

        // System.out.printlnでそのまま表示
        System.out.println("そのまま表示");
        for (int i  = 0; i<objectList.length; i++) {
            System.out.println(objectList[i]);
        }
        System.out.println();

        // Bookとして扱えるものだけCSVを出力する
        System.out.println("Bookとして扱えるものだけCSVを出力する");
        for (int i  = 0; i<objectList.length; i++) {
            if (objectList[i] instanceof Book) {
                Book b = (Book)objectList[i];
                System.out.println(b.getInfoAsCsv());
            }
        }
        System.out.println();
    }
}

// Bookとして扱えるものだけCSVを出力する

System.out.println("Bookとして扱えるものだけCSVを出力する");

for (int i = 0; i<objectList.length; i++) {

if (objectList[i] instanceof Book) {

Book b = (Book)objectList[i];

System.out.println(b.getInfoAsCsv());

}

System.out.println();

equalsメソッド

参照型の比較には==が使えない場合が多い。比較が必要なクラスはObjectクラスのequalsメソッドをオーバーライドする、という慣例になっている（「慣例」と書いたが、多くのライブラリが前提としてるので、ほぼルールと言って良い）。
例えば、文字列の比較の例を見てみよう。

package d00000.lecture12;

import d00000.lecture11.Book;

public class Main3 {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "あいうえお".substring(1, 4); // いうえ
        String s2 = "あいうえお".substring(1, 4); // いうえ

        // 文字列の==による比較
        if (s1 == s2) {
            System.out.println("s1とs2は同じ");
        } else {
            System.out.println("s1とs2は違う");
        }

        // 文字列のequalsメソッドによる比較
        if (s1.equals(s2)) {
            System.out.println("s1とs2は同じ");
        } else {
            System.out.println("s1とs2は違う");
        }

        // equalsメソッドをオーバライドしていないBookの比較
        Book b1 = new Book("ブック", "著者", 1000);
        Book b2 = new Book("ブック", "著者", 1000);
        if (b1.equals(b2)) {
            System.out.println("b1とb2は同じ");
        } else {
            System.out.println("b1とb2は違う");
        }

        // equalsメソッドをオーバライドしているMagazineの比較
        Magazine m1 = new Magazine("雑誌", "編集部", 500, 2018, 1);
        Magazine m2 = new Magazine("雑誌", "編集部", 500, 2018, 1);
        if (m1.equals(m2)) {
            System.out.println("m1とm2は同じ");
        } else {
            System.out.println("m1とm2は違う");
        }

    }
}

String s1 = "あいうえお".substring(1, 4); // いうえ

String s2 = "あいうえお".substring(1, 4); // いうえ

// 文字列の==による比較

if (s1 == s2) {

System.out.println("s1とs2は同じ");

} else {

System.out.println("s1とs2は違う");

}

// 文字列のequalsメソッドによる比較

if (s1.equals(s2)) {

System.out.println("s1とs2は同じ");

} else {

System.out.println("s1とs2は違う");

}

Magazineのequalsメソッドをオーバーライドしてみよう。

package d00000.lecture12;

import d00000.lecture11.Book;

public class Magazine extends Book {
    public int year;
    public int month;

    public Magazine(String title, String author, int price, int year, int month) {
        super(title, author, price);
        this.year = year;
        this.month = month;
    }

    @Override
    public String getInfoAsCsv() {
        return super.getInfoAsCsv() + "," + year + "年" + month + "月";
    }

    @Override
    public String toString() {
        return title + " " + year + "年" + month + "号";
    }

    // 注: このequalsメソッドはサンプルのため不十分
    // IDEで生成するかLombokを利用する方が良い
    @Override
    public boolean equals(Object object) {
        if (!(object instanceof Magazine)) {
            return false;
        }
        Magazine another = (Magazine)object;
        if (!title.equals(another.title)) {
            return false;
        }
        if (!author.equals(another.author)) {
            return false;
        }
        if (price != another.price) {
            return false;
        }
        if (year != another.year) {
            return false;
        }
        if (month != another.month) {
            return false;
        }
        return true;
    }
}

// 注: このequalsメソッドはサンプルのため不十分

// IDEで生成するかLombokを利用する方が良い

@Override

public boolean equals(Object object) {

if (!(object instanceof Magazine)) {

return false;

}

Magazine another = (Magazine)object;

if (!title.equals(another.title)) {

return false;

}

if (!author.equals(another.author)) {

return false;

}

if (price != another.price) {

return false;

}

if (year != another.year) {

return false;

}

if (month != another.month) {

return false;

}

return true;

}

結果を確認しよう。

package d00000.lecture12;

import d00000.lecture11.Book;

public class Main3 {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "あいうえお".substring(1, 4); // いうえ
        String s2 = "あいうえお".substring(1, 4); // いうえ

        // 文字列の==による比較
        if (s1 == s2) {
            System.out.println("s1とs2は同じ");
        } else {
            System.out.println("s1とs2は違う");
        }

        // 文字列のequalsメソッドによる比較
        if (s1.equals(s2)) {
            System.out.println("s1とs2は同じ");
        } else {
            System.out.println("s1とs2は違う");
        }

        // equalsメソッドをオーバライドしていないBookの比較
        Book b1 = new Book("ブック", "著者", 1000);
        Book b2 = new Book("ブック", "著者", 1000);
        if (b1.equals(b2)) {
            System.out.println("b1とb2は同じ");
        } else {
            System.out.println("b1とb2は違う");
        }

        // equalsメソッドをオーバライドしているMagazineの比較
        Magazine m1 = new Magazine("雑誌", "編集部", 500, 2018, 1);
        Magazine m2 = new Magazine("雑誌", "編集部", 500, 2018, 1);
        if (m1.equals(m2)) {
            System.out.println("m1とm2は同じ");
        } else {
            System.out.println("m1とm2は違う");
        }

    }
}

// equalsメソッドをオーバライドしていないBookの比較

Book b1 = new Book("ブック", "著者", 1000);

Book b2 = new Book("ブック", "著者", 1000);

if (b1.equals(b2)) {

System.out.println("b1とb2は同じ");

} else {

System.out.println("b1とb2は違う");

}

// equalsメソッドをオーバライドしているMagazineの比較

Magazine m1 = new Magazine("雑誌", "編集部", 500, 2018, 1);

Magazine m2 = new Magazine("雑誌", "編集部", 500, 2018, 1);

if (m1.equals(m2)) {

System.out.println("m1とm2は同じ");

} else {

System.out.println("m1とm2は違う");

}