pi-11. 多相性, インターフェイス, デザインパターン

pi-11. 多相性，イン ターフェイス， デザインパターン トピックス：クラス階層，多相性，インターフェ イス，デザインパターン URL: https://www.kkaneko.jp/pro/pi/index.html （Java の基本，スライド資料とプログラム例） 金子邦彦 1

• https://www.kkaneko.jp/pro/pi/index.html

アウトライン 番号 項目 復習 11-1 クラス階層と多相性 11-2 インターフェイス 11-3 デザインパターン 各自、資料を読み返したり、課題に取り組んだりも行う この授業では、Java を用いて基礎を学び、マスターする 3

Java Tutor の起動 ① ウェブブラウザを起動する ② Java Tutor を使いたいので，次の URL を開く http://www.pythontutor.com/ ③ 「Java」をクリック ⇒ 編集画面が開く 4

• http://www.pythontutor.com/

Java Tutor でのプログラム実行手順 (1)「Visualize Execution」をク リックして実行画面に切り替える (2)「Last」をクリック． (4)「Edit this code」をク (3) 実行結果を確認する． リックして編集画面に戻る 5

Java Tutor 使用上の注意点① • 実行画面で，次のような赤の表示が出ることがある → 無視してよい 過去の文法ミスに関する確認表示 邪魔なときは「Close」 6

Java Tutor 使用上の注意点② 「please wait ... executing」のとき，１０秒ほど待つ． → 混雑しているときは， 「Server Busy・・・」 というメッセージが出ることがある． 混雑している．少し（数秒から数十秒）待つと自 動で表示が変わる（変わらない場合には，操作を もう一度行ってみる） 7

11-1. クラス階層と多相性 8

半径 3，場所（2, 4） 色 green 円（Circle） 幅 1, 高さ 2, 場所（6, 4） 色 black 長方形 (Rectangle) 9

クラス階層は何のため？ • 似通ったクラス Circle, Rectangle を使いたい．プロ グラムのミスを減らすため，スーパークラスを考える • 将来，図形の種類を増やすときにも有効 スーパークラス Figure 親 子 サブクラス Circle 親 子 Rectangle クラス Circle, クラス Rectangle が似ている． 共通する機能を、スーパークラス Figure にまとめる． 10

半径 3，場所（2, 4） 色 green 円（Circle） Circle クラスでもあり， Figure クラスでもある 幅 1, 高さ 2, 場所（6, 4） 色 black 長方形 (Rectangle) Rectangle クラスでもあり， Figure クラスでもある 11

Java のメソッド • 上下左右の移動 • オブジェクトの属性 x, y を増減 • そのためのメソッド move を Figure クラスに定義 y 左 x が減る 上 y が増える 右 x が増える 下 y が減る x 12

Java のメソッド • 面積を求める • そのためのメソッド size を定義 円: 半径 × 半径 × 3.14 長方形: 縦 × 横 13

メソッドのオーバーライド • 同じ名前のメソッドが，クラスによって違った意 味を持つ メソッド area クラス Figure では 0 クラス Circle では 円の面積 クラス Rectangle では 長方形の面積 14

演習 資料：16 ～ 18 【トピックス】 • クラス階層 • メソッドのオーバーライド 15

① Java Tutor のエディタで次のプログラムを入れる メソッド move メソッド area メソッド area 16

続き メソッド area メソッドを呼び出す部分 17

② 実行し，結果を確認する 「Visual Execution」をクリック．そして「Last」をクリック．結果を確認． 「Edit this code」をクリックすると，エディタの画面に戻る 18

多相性 • さまざまなサブクラスのオブジェクトを、「スー パークラスのオブジェクトである」と思って扱う ときに役立つ 19

演習 資料：21 ～ 23 【トピックス】 • クラス階層 • メソッドのオーバーライド • 多相性 20

① Java Tutor のエディタで次のプログラムを入れる 21

続き 22

② 実行し，結果を確認する 「Visual Execution」をクリック．そして「Last」をクリック．結果を確認． 「Edit this code」をクリックすると，エディタの画面に戻る 23

• リストに、要素を追加 • このリストは「ArrayList<Figure>」 • x や a は、Figure クラスのオブジェクトとして、 リストに追加される • 多相性により、move メソッド（面積の算出）に 問題ない．x では円の面積、a では長方形の面積 24

11-2. インターフェイスと実装 25

さまざまなクラスのオブジェクトを、「同じ種類のオブ ジェクトである」かのように扱う２つの方法 ① スーパークラスとサブクラス、多相性 (11-1. で説明) 継承あり ② インターフェイス (11-2. で説明) Java 処理系は、クラスがインターフェイスに準拠 するかチェックを行う （「継承」は無関係） 26

２つのクラス Matome 属性 Bara 属性 number price unit 数 (number)と 単価 (unit) 価格 (price) 共通する属性がない メソッド total total 名前は同じだが， 中身が違う 27

インターフェイス 複数のクラス A, B が 名前が同じメソッドを持つとき A, B は，共通するインターフェイスを持つ と考えることができる （メソッドの中身は違っても構わない） Java 処理系には，クラスがインターフェイスに準 拠するかをチェックする機能がある． インターフェースは Java, C# 言語などが持つ機能 28

インターフェイスの Java プログラム例 インターフェイス名 中身のないメソッド 29

クラス定義で，インターフェイス準拠の指定 クラス Matome がインターフェイス Product に準拠するとき 30

クラス定義で，インターフェイス準拠の指定 クラス Bara がインターフェイス Product に準拠するとき 31

インターフェイスの機能① メソッドの定義を忘れるなどで、 インターフェイスに適合しないときは、 警告メッセージが出る 32

演習 資料：34 ～ 36 【トピックス】 • インターフェイス 33

① Java Tutor のエディタで次のプログラムを入れる インターフェイス クラス定義 34

続き クラス定義 35

② 実行し，結果を確認する 「Visual Execution」をクリック．そして「Last」をクリック．結果を確認． 「Edit this code」をクリックすると，エディタの画面に戻る 36

インターフェイスの機能② コレクションとの組み合わせ ArrayList<インターフェイス名> のような使い方が可能 37

演習 資料：39 ～ 41 【トピックス】 • インターフェイス • コレクション 38

① Java Tutor のエディタで次のプログラムを入れる 39

続き 40

② 実行し，結果を確認する 「Visual Execution」をクリック．そして「Last」をクリック．結果を確認． 「Edit this code」をクリックすると，エディタの画面に戻る 41

インターフェイス • インターフェイスは，あるメソッドが実装済みで あること保証する仕組み • コレクションで「ArrayList<インターフェイス名 >」のように書くこともできる • さまざまなクラスのオブジェクトを、「同じ種類 のオブジェクトである」かのように扱う仕組みの １つ 42

11-3. デザインパターン 43

デザインパターンとは • デザインパターンとは，プログラムで頻出される とされるパターンのこと • デザインパターンを知り，活用することが，プロ グラムを簡単に確実に作成できる手段であると唱 える人も • デザインパターンの種類は 23 である（GoFの23 パターン）という説も 44

デザインパターンの例 「Template Method」というデザインパターンの例． サブクラスごとにメソッドの中身が違う．スーパーク ラスでは、メソッドの中身は書かないというパターン 45

関連ページ • Java プログラミング入門 GDB online を使用 https://www.kkaneko.jp/pro/ji/index.html • Java の基本 Java Tutor, GDB online を使用 https://www.kkaneko.jp/pro/pi/index.html • Java プログラム例 https://www.kkaneko.jp/pro/java/index.html 46

• https://www.kkaneko.jp/pro/ji/index.html
• https://www.kkaneko.jp/pro/pi/index.html
• https://www.kkaneko.jp/pro/java/index.html