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Java/インターフェース

出典: フリー教科書『ウィキブックス（Wikibooks）』
レコード Java
インターフェース 		ジェネリクス

インターフェース

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インターフェースとは、Javaプログラミング言語において、クラスとクラスの間のコミュニケーションを可能にする重要なコンセプトです。インターフェースは、複数のクラスが共有する振る舞いや機能を定義するために使用されます。ここでは、インターフェースとクラスの主な違いについて説明します。

  1. 実装:
    • クラスはフィールド、メソッド、コンストラクタなどを実装しますが、インターフェースはメソッドのシグネチャや定数を定義するだけで、実装は提供しません。
    • クラスは implements キーワードを使用してインターフェースを実装します。
  2. 継承:
    • インターフェースは複数のインターフェースを継承できますが、クラスは単一のクラスしか継承できません。
    • インターフェースは、他のインターフェースと複数の継承関係を持つことができますが、クラスは単一の継承関係しか持つことができません。
  3. メソッド:
    • クラスはメソッドの実装を持ちますが、インターフェースはデフォルトのメソッド実装やstaticメソッドを持つことができます。
    • インターフェース内のメソッドは暗黙的に public abstract ですが、クラスのメソッドは明示的に public、private、protected などにすることができます。
  4. 多重継承:
    • Javaでは、クラスは単一の親クラスしか持つことができませんが、複数のインターフェースを実装することができます。
    • インターフェースは多重継承をサポートし、複数のインターフェースを継承できます。
  5. インスタンス化:
    • インターフェースは直接インスタンス化することができませんが、クラスはインスタンス化できます。

インターフェースとクラスは、Javaのオブジェクト指向プログラミングにおいて異なる役割を果たします。クラスはデータの構造や振る舞いを定義し、インターフェースはクラス間の契約やAPIを定義します。これにより、柔軟性が向上し、コードの再利用性が向上します。

以下、Javaのインターフェースに関する概要です。

  1. インターフェースの定義: インターフェースは、interface キーワードを使用して定義されます。インターフェース内には、メソッドの宣言や定数の定義が含まれますが、実装は提供されません。 
    interface MyInterface {
    // メソッドの宣言
    void myMethod();
    
    // 定数の定義
    int MY_CONSTANT = 10;
}
  2. 実装: インターフェースを実装するクラスは、implements キーワードを使用して宣言します。実装されるメソッドは、必ずオーバーライドしなければなりません。 
    class MyClass implements MyInterface {
    // インターフェースのメソッドをオーバーライド
    public void myMethod() {
        // メソッドの実装
    }
}
  3. インターフェースの継承: インターフェースは他のインターフェースを継承できます。これにより、複数のインターフェースのメソッドと定数を１つのインターフェースで定義することができます。 
    interface MyExtendedInterface extends MyInterface {
    // 追加のメソッドや定数を定義
    void anotherMethod();
}
  4. インターフェースの利点:
    • 多重継承を可能にします。
    • 互換性を提供し、コードの再利用を促進します。
    • ポリモーフィズムをサポートします。
  5. デフォルトメソッド: Java 8以降、インターフェースにはデフォルト実装を持つメソッドを定義することができます。これにより、既存のインターフェースを変更することなく、新しい機能を追加できます。 
    interface MyInterface {
    default void defaultMethod() {
        // デフォルトメソッドの実装
    }
}
  6. staticメソッド: 同様に、Java 8以降、インターフェースにはstaticメソッドを定義できます。これらのメソッドはインターフェース自体に関連付けられ、具象クラスからは呼び出せます。 
    interface MyInterface {
    static void staticMethod() {
        // staticメソッドの実装
    }
}
  7. インターフェースの利用: インターフェースは、他のクラスやメソッドによって型として使用されることがあります。これにより、実装の詳細を隠蔽し、プログラムの柔軟性を高めることができます。 
    class MyClass {
    // インターフェース型の変数の宣言
    private MyInterface myInterface;
    
    // コンストラクタでインターフェースの実装を受け取る
    public MyClass(MyInterface myInterface) {
        this.myInterface = myInterface;
    }
    
    // インターフェースのメソッドを呼び出す
    public void callInterfaceMethod() {
        myInterface.myMethod();
    }
}
  8. インターフェースの名前: インターフェースの名前は、通常、その目的や機能を反映する名前で命名されます。インターフェース名は大文字で始めるキャメルケースが一般的です。 
    interface Printable {
    void print();
}
  9. 複数のインターフェースの実装: １つのクラスが複数のインターフェースを実装することができます。この場合、 implements キーワードの後にカンマで区切られた複数のインターフェースを指定します。 
    class MyClass implements Interface1, Interface2 {
    // インターフェースのメソッドをオーバーライド
}
  10. インターフェースと抽象クラスの違い:
    • インターフェースは、全てのメソッドが抽象であり、実装を含むことができませんが、抽象クラスは抽象メソッドと具象メソッドの両方を含むことができます。
    • インターフェースは複数のインターフェースを継承できますが、抽象クラスは１つのクラスしか継承できません。
    • インターフェースはインスタンス化できませんが、抽象クラスはインスタンス化できます。
  11. インターフェースの定数: インターフェース内で定義された変数は、自動的にpublic、static、final修飾子が付与された定数として扱われます。そのため、値を変更することができません。 
    interface MyInterface {
    int MY_CONSTANT = 10; // 定数の宣言
}
  12. 関数型インターフェース: Java 8から、単一の抽象メソッド（SAM）を持つインターフェースが関数型インターフェースとして特別な扱いを受けるようになりました。これは主にラムダ式やメソッド参照などの機能をサポートするためです。 
    @FunctionalInterface
interface MyFunctionalInterface {
    void doSomething(); // SAM
}
  13. インターフェースの内部クラス: インターフェース内に内部クラスを定義することができます。これにより、関連するクラスをグループ化して独立性を高めることができます。 
    interface MyInterface {
    class NestedClass {
        // ネストされたクラスの宣言
    }
}
  14. インターフェースの静的初期化ブロック: Java 9から、インターフェース内で静的初期化ブロックを使用できるようになりました。これにより、インターフェースに対する初期化処理を追加できます。 
    interface MyInterface {
    static {
        // 静的初期化ブロックの実装
    }
}
  15. プライベートメソッド:
    Java 9から、インターフェース内でプライベートメソッドを定義することができるようになりました。これにより、複雑なインターフェースをより読みやすく、メンテナンスしやすくすることができます。
    interface MyInterface {
    default void publicMethod() {
        privateMethod(); // プライベートメソッドの呼び出し
    }
    
    private void privateMethod() {
        // プライベートメソッドの実装
    }
}
  16. ネストしたインターフェース:
    インターフェース内に別のインターフェースを定義することができます。これにより、関連するインターフェースをグループ化して整理することができます。
    interface MyInterface {
    interface NestedInterface {
        // ネストされたインターフェースの宣言
    }
}
  17. インターフェースのメソッドのデフォルト実装のオーバーライド:
    インターフェース内で定義されたデフォルトメソッドを、実装クラスでオーバーライドすることができます。これにより、デフォルト実装をカスタマイズすることができます。
    interface MyInterface {
    default void defaultMethod() {
        // デフォルトメソッドの実装
    }
}

class MyClass implements MyInterface {
    @Override
    public void defaultMethod() {
        // デフォルトメソッドのオーバーライド
    }
}
  18. インターフェースの匿名クラス: インターフェースを実装する匿名クラスを作成することができます。これは、簡潔な実装を行う場合や、一時的なクラスを作成する場合に便利です。 
    interface MyInterface {
    void myMethod();
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyInterface myInterface = new MyInterface() {
            @Override
            public void myMethod() {
                // 匿名クラスでのメソッドの実装
            }
        };

        myInterface.myMethod();
    }
}
  19. インターフェースのマーカー: 何もメソッドを持たないインターフェースをマーカーインターフェースと呼び、クラスが特定の性質を持つことを示すために使用されます。 
    interface SerializableMarker {
    // マーカーインターフェース
}

    class MyClass implements SerializableMarker {
    // クラスの実装
}
  20. インターフェースのシリアライズ: Javaでは、インターフェースもSerializableインターフェースを実装することができます。これにより、インターフェースのオブジェクトもシリアライズ可能となります。 
    interface MyInterface extends Serializable {
    // インターフェースの定義
}
  21. インターフェースの使用例: インターフェースは、多くの場面で使用されます。例えば、Java Collections Frameworkの多くの部分はインターフェースを使用して実装されています。 
    List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Hello");
list.add("World");
    ここで、List インターフェースはArrayListクラスによって実装されています。

これらはJavaのインターフェースに関する基本的な概念と使用法の概要です。 インターフェースは、Javaの重要な概念の１つであり、クラスの設計やコードの構造化において重要な役割を果たします。

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