本日のトピックアップキャストポリモーフィズムオブジェクト指向概論ーポリモーフィズムー継承を利用した方法インタフェースを利用した方法情報理工学部情報コミュニケーション学科小川均 [email protected] Department of Information & communication science 1 アップキャスト Department of Information & communication science アップキャストスーパークラスの参照型変数にサブクラスのインスタンスを代入する例 Smile smile2 = new SmileCircle(100, 100, 150, 30) Smileクラスにつぎのmakeメソッドを加えたら smile2で使用できるフィールドとメソッド Smileクラスで設定しているフィールドとメソッド [教科書44ページのSmileクラス] size, centerX, centerY, eye ゲッターメソッド，セッターメソッド makeSmile SmileCircleのmakeメソッドが呼び出される Department of Information & communication science 2 3 public void make(Graphics g){ } 参照型変数で使用できるフィールドとメソッドは，「参照型変数の型」で決まる実行する際には，代入されるインスタンスの設定により決定される Department of Information & communication science 4 1 ポリモーフィズムポリモーフィズムの実現法(1) 同じ名前のメソッドに対して，それぞれ異なる振る舞いを持たせて，活用するための仕組み • 例：Faceクラスを継承したPacManとPacManWithEye Smile smile1, smile2; smile1 = new SmileSquare(100, 100, 150, 30); smile1.make(g); smile2 = new SmileCircle(100, 300, 150, 30); smile2.make(g); 呼び出す側のソースを全く変更することなく，プログラムの動作を切り替えられる． Department of Information & communication science 5 Smileクラス(1) public class protected protected protected protected 継承を利用した方法 1. スーパークラスを１つ作成し，サブクラスを複数定義する．このとき，スーパークラスのメソッドMを各サブクラスでオーバーライドすることで，処理内容の異なるメソッドを作成する． 2. 呼び出し側のクラスで，スーパークラスを代入する変数Vを用意する．（スーパークラスを参照型とする変数V） 3. 実行させるサブクラスのインスタンスを変数Vに代入する． 4. サブクラスのメソッドMを実行する：V.M 6 Department of Information & communication science Smileクラス(2) public void makeSmile(Graphics g){ g.setColor(Color.black); g.fillArc(centerX - size / 4 - eye / 2, centerY - size / 6 - eye / 2, eye, eye, g.setColor(Color.yellow); g.fillArc(centerX - size / 4 - eye / 2 + 3, centerY - size / 6 - eye / 2 + 3, eye g.setColor(Color.black); g.fillArc(centerX + size / 4 - eye / 2, centerY - size / 6 - eye / 2, eye, eye, g.setColor(Color.yellow); g.fillArc(centerX + size / 4 - eye / 2 + 3, centerY - size / 6 - eye / 2 + 3, eye g.setColor(Color.black); g.fillArc(centerX - eye / 2, centerY + size / 6 - eye / 2, eye, eye, g.setColor(Color.yellow); g.fillArc(centerX - eye / 2 + 3, centerY + size / 6 - eye / 2 + 3, eye } Smile{ int size; int centerX; int centerY; int eye; //ゲッターメソッド＜省略＞ //セッターメソッド＜省略＞ public void make(Graphics g){ } 0, 180); 6, eye - 6, 0, 180); 0, 180); 6, eye - 6, 0, 180); 180, 180); 6, eye - 6, 180, 180); } Department of Information & communication science 7 Department of Information & communication science 8 2 SmileCircleクラス SmileSquareクラス import java.awt.*; import java.awt.*; public class SmileCircle extends Smile{ public class SmileSquare extends Smile{ public SmileSquare(int size_, int centerX_, int centerY_, int eye_){ super(size_, centerX_, centerY_, eye_); } public SmileCircle(int size_, int centerX_, int centerY_, int eye_){ super(size_, centerX_, centerY_, eye_); } public void make(Graphics g){ makeFace(g); super.makeSmile(g); } public void make(Graphics g){ makeFace(g); super.makeSmile(g); } public void makeFace(Graphics g){ g.setColor(Color.yellow); g.fillRect(centerX - size / 2, centerY - size / 2, size, size); } public void makeFace(Graphics g){ g.setColor(Color.yellow); g.fillOval(centerX - size / 2, centerY - size / 2, size, size); } } } Department of Information & communication science 9 Department of Information & communication science 10 インタフェース実行例継承を用いるときは，リスコフの置換原理を守る必要がある．この原理を守っているかどうかは，プログラマが判断する必要がある．オーバーライドされたスーパークラスのメソッドは使用されない．コンパイラを通すだけに利用する． Javaでは，複数の継承はできない．ポリモーフィズムで使用するメソッドを限定したい．インタフェース使えるメソッドの一覧を示す Department of Information & communication science 11 Department of Information & communication science 12 3 ポリモーフィズムの実現法(2) インタフェースの書式インタフェースを利用した方法 1. インタフェースで使用できる（定義しないといけない）メソッドを宣言する． 2. インタフェースを満たすクラスを作成する．「インタフェースをクラスに実装する」という． 3. そのクラスのインスタンスをインタフェースで宣言した変数Vに代入する． 4. サブクラスのメソッドMを実行する：V.M • インタフェースの定義 13 Department of Information & communication science 自動的に final public static 修飾子が付けられる interface インタフェース名{ データ型変数名 = 値; 戻り値メソッド名（引数１，引数２，…); … 自動的に abstract public 修飾子が付けられる } インタフェース名は複数書ける • インタフェースの実装 class クラス名 implements インタフェース名{ 戻り値メソッド名（引数１，引数２，…){ メソッドの中身 } … } Department of Information & communication science 14 final インタフェースの特徴 • 変数に対して，値の変更を許さないインタフェースのオブジェクトは直接生成することはできない．インタフェースはクラスに「実装」して使う．インタフェースを実装したクラスは宣言されているメソッドを実装しなければならない．インタフェース内で定義した変数は、定数になり変更することができない． • インタフェースの例 static • システム全体で一つの値を持つ例 public class StaticEx{ StaticEx x = new static int a; } 出力結果： “２” Department of Information & communication science StaticEx(); x.a = 1; StaticEx y = new StaticEx(); y.a = 2; System.out.println(x.a); public interface DrawFace{ void make(Graphics g); } 15 Department of Information & communication science 16 4 インタフェースの利用例インタフェースの利点 import java.awt.*; 複数実装できる．⇔ 継承は１つだけ再利用性の向上や追加・変更への強さをより達成できるインタフェースの実装＝そのクラス内で使用できるメソッドは限定されるが実装されているのが保証される public class SmileCircle extends Smile implements DrawFace{ public SmileCircle(int size_, int centerX_, int centerY_, int eye_){ super(size_, centerX_, centerY_, eye_); } public void make(Graphics g){ makeFace(g); super.makeSmile(g); } 例 DrawFace smile3 = new SmileCircle(100, 100, 150, 30); smile3では，makeメソッドのみが利用可能 public void makeFace(Graphics g){ g.setColor(Color.yellow); g.fillOval(centerX - size / 2, centerY - size / 2, size, size); } } Department of Information & communication science 実装の強要によって，チームでの開発に役立つ 17 例(1) Department of Information & communication science 18 SPC101のサーボモーターの位置と回転範囲 • インタフェースの定義 import ritsumei.airlab.spc101.*; public interface Pose{ void setLed(RMotion rm); void setPose(RMotion rm); } • インタフェースの実装 import ritsumei.airlab.spc101.*; class RightHand1 implements Pose{ private String[] rightLED1 = {"0000000", "2022202", "2020202", "2022202", "0000000"}; public void setLed(RMotion rm){ rm.setLED("RIGHT", rightLED1); } public void setPose(RMotion rm){ rm.setServo("RAM4", +90.0); } } Department of Information & communication science 19 Department of Information & communication science 20 5 例(2) • この例では，nameで与えられるクラスにsetLedとsetPoseがあることを保証しないといけない． RMotion rm = new RMotion(); Pose ps; public void motion(){ setFrame(new RightHand1()); rm.addFrame(1000); rm.setMotion(); } void setFrame(Pose ps){ ps.setLed(rm); ps.setPose(rm); } Department of Information & communication science 21 6