Java インターフェース（Interface）

このチュートリアルでは、Javaのインターフェースを学びます。例を用いてインターフェースの実装方法や使用時期を学びます。

Javaでは、インターフェースは他のクラスが実装する必要がある一連の規範を定義します。例えば、

interface　Polygon　{
　　　public　void　getArea();
}

ここではPolygonがインターフェースです。interfaceキーワードを使用してインターフェースを宣言しています。

getArea()メソッドは、Polygonインターフェースで定義された規範であり、このインターフェースを使用するすべてのクラスはgetArea()メソッドを実装する必要があります。

インターフェースには抽象メソッドや定数を含むことができます。例えば、

interface　Polygon　{
　　　public　static　final　String　color　=　"blue";
　　　
　　　public　　void　getArea();
}

上記の例では、インターフェースPolygonを作成しました。それには、定数変数colorと抽象メソッドgetArea()が含まれています。

重要なのは、インターフェース内のすべてのメソッドが暗黙的にpublicであり、すべてのフィールドが暗黙的にpublic static finalであることに注意してください。したがって、インターフェース内でアクセス修飾子を指定する必要はありません。例えば、上記のコードを以下のように書けることができます

interface　Polygon　{
　　　String　color　=　"blue";
　　　
　　　　void　getArea();
}

インターフェースとimplementsキーワード

抽象クラスと同様に、インターフェースのオブジェクトを作成することはできません。しかし、他のクラスでインターフェースを実装できます。Javaでは、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。例えば、

interface　Polygon　{
　　　　void　getArea(int　length,　int　breadth);
}
class　Rectangle　implements　Polygon　{
　　　　public　void　getArea(int　length,　int　breadth)　{
　　　　　　　　System.out.println("矩形の面積は　"　+　(length　*　breadth));
　　　　}
}
class　Main　{
　　　　public　static　void　main(String[]　args)　{
　　　　　　　　Rectangle　r1　=　new　Rectangle();
　　　　　　　　r1.getArea(5,　6);
　　　　}
}

出力結果

矩形の面積は　30

上記のプログラムでは、インターフェースPolygonを作成しました。Polygonインターフェースには抽象メソッドgetArea()があります。

　これは、Polygonを実装するどんなクラスでもgetArea()メソッドの実装を提供する必要があることを意味します。

注意を払ってください、Rectangleクラス（Polygonインターフェースを実装する）には、実装されたメソッドgetArea()があります。

なぜインターフェースを使用するのでしょうか？

インターフェースが何かを知った今、Javaでインターフェースを使用する理由について説明しましょう。

• インターフェースはクラス（それを実装する）が従う規範を提供します。

• 上記の例では、getArea()をインターフェースPolygonの規範として使用しました。これにより、各多边形の面積を取得できるというルールが設定されています。したがって、Polygonインターフェースを実装するどんなクラスでもgetArea()メソッドの実装を提供する必要があります。

• 抽象クラスと同様に、インターフェースはJavaの抽象を実現するのに役立ちます。ここでは、getArea()は多边形の面積を計算するとして知られていますが、異なる多边形で面積を計算する方法は異なります。したがって、getArea()の実装は独立です。

• インターフェースはJavaで多重継承を実現するために使用されます。もし子クラスが2つ以上のクラスから継承されている場合、それは多重継承です。

  Javaでは、クラスを継承することで多重継承を実現することはできません。しかし、クラスは複数のインターフェースを実装できます。これにより、Javaでの多重継承の機能を得ることができます。例えば、

  インターフェース Line {
  　　　...
  }
  interface　Polygon　{
  　　　...
  }
  class　Rectangle　implements　Line,　Polygon{
  　　　...
  }

  ここでは、RectangleはLineとPolygonのすべてのメソッドの実装を提供する必要があります。

インターフェース内のプライベートメソッドと静的メソッド

Java 8では、インターフェースは現在静的メソッドを含むことができます。

クラスと同様に、そのリファレンスを使用してインターフェースの静的メソッドにアクセスできます。例えば、

Polygon.staticMethod();

また、インターフェースはJavaで 9リリース版ではプライベートメソッドがサポートされています。現在、インターフェースで使用することができますプライベートメソッドとプライベート静的メソッド。

インターフェースをインスタンス化することができないため、プライベートメソッドを補助メソッドとして使用し、インターフェース内の他のメソッドをサポートします。

インターフェースのデフォルトメソッド

Java 8中で、インターフェース内に実装されたメソッド（デフォルトメソッド）が導入されました。それ以前は、すべてのメソッドはJavaの抽象メソッドでした。

インターフェース内でデフォルトメソッドを宣言するには、defaultキーワードを使用します。例えば、

public　default　void　getSides()　{
　　　//getSides()の本体
}

デフォルトメソッドを使用する理由は何ですか？

Javaにデフォルトメソッドが導入された理由を理解するために、あるシチュエーションを例示しましょう。

インターフェースに新しいメソッドを追加する必要がある場合を想像しましょう。

このメソッドを簡単にインターフェースに追加できますが、これはまだ話の終わりではありません。このインターフェースを実装するすべてのクラスは、このメソッドの実装を提供する必要があります。

多くのクラスがこのインターフェースを実装している場合、すべてのクラスを追跡して変更する必要があります。これは煩雑で、エラーが発生しやすいです。

この問題を解決するために、Javaはデフォルトメソッドを導入しました。デフォルトメソッドは通常のメソッドのように継承されます。

デフォルトメソッドをよりよく理解するために、例を示しましょう。

例2：デフォルトメソッド

interface　　Polygon　{
　　　void　getArea();
　　　default　void　getSides()　{
　　　　　　System.out.println("私は多角形の辺を取得できます。");
　　　}
}
class　Rectangle　implements　Polygon　{
　　　public　void　getArea()　{
　　　　　　int　length　=　6;
　　　　　　int　breadth　=　5;
　　　　　　int　area　=　length　*　breadth;
　　　　　　System.out.println("矩形の面積は　"+area);
　　　}
　　　public　void　getSides()　{
　　　　　　System.out.println("私は四つの辺があります。");
　　　}
}
class　Square　implements　Polygon　{
　　　public　void　getArea()　{
　　　　　　int　length　=　5;
　　　　　　int　area　=　length　*　length;
　　　　　　System.out.println("正方形の面積は　"+area);
　　　}
}
class　Main　{
　　　public　static　void　main(String[]　args)　{
　　　　　　Rectangle　r1　=　new　Rectangle();
　　　　　　r1.getArea();
　　　　　　r1.getSides();
　　　　　　Square　s1　=　new　Square();
　　　　　　s1.getArea();
　　　}
}

出力結果

矩形の面積は　30
私は四つの辺があります。
正方形の面積は　25

上記の例では、我们はPolygonインターフェースを生成しました。PolygonにはデフォルトメソッドgetSides()と抽象メソッドgetArea()があります。

そして、RectangleクラスはPolygonを実装し、Rectangleは抽象メソッドgetArea()の実装を提供し、デフォルトメソッドgetSides()をオーバーライドします。

別のSquareクラスも作成しました。ここでは、Squareは抽象メソッドgetArea()の実装のみを提供しています。

インターフェースの実際のアプリケーション例

より実用的なJavaインターフェースの例を見てみましょう。

//sqrt関数を使用します
import　java.lang.Math;
interface　　Polygon　{
　　　void　getArea();
　　
　　　　　//多角形の周長を計算します
　　　default　void　getPerimeter(int...　sides)　{
　　　　　　int　perimeter　=　0;
　　　　　　for　(int　side:　sides)　{
　　　　　　　　　perimeter　+=　side;
　　　　　　}
　　　System.out.println("周長:　"　+　perimeter);
　　　}
}
class　Triangle　implements　Polygon　{
　　　private　int　a,　b,　c;
　　　private　double　s,　area;
　　　　//三角形的辺を初期化します
　　　Triangle(int　a,　int　b,　int　c)　{
　　　　　　this.a　=　a;
　　　　　　this.b　=　b;
　　　　　　this.c　=　c;
　　　　　　s　=　0;
　　　}
　　　　//三角形的面積を計算します
　　　public　void　getArea()　{
　　　　　　s　=　(double)　(a　+　b　+　c)/2;
　　　　　　area　=　Math.sqrt(s*(s-a)*(s-b)*(s-c));
　　　　　　System.out.println("面積:　"　+　area);
　　　}
}
class　Main　{
　　　public　static　void　main(String[]　args)　{
　　　　　　Triangle　t1　=　new　Triangle(2,　3,　4);
　　　　　　//Triangleクラスのメソッドを呼び出します
　　　　　　t1.getArea();
　　　　　　//Polygonクラスのメソッドを呼び出します
　　　　　　t1.getPerimeter(2,　3,　4);
　　　}
}

出力結果

面積:　2.9047375096555625
周長:　9

上記のプログラムでは、インターフェースPolygonを作成しました。それはデフォルトメソッドgetParameter()と抽象メソッドgetArea()を含んでいます。

すべての多角形の周長を同じ方法で計算できます。したがって、PolygonクラスではgetPerimeter()のメイン部分を実装しました。そのため、Polygonを実装したすべての多角形はgetPerimeter()を使用して周長を計算できます。

しかし、面積の計算方法は、異なる多角形によって異なります。なぜなら、異なる多角形の面積計算のルールが異なるからです。

したがって、Polygon には実装されていないが getArea() が含まれています。また、Polygon インターフェースを実装するすべてのクラスは getArea() の実装を提供する必要があります。

インターフェースと extends キーワード

クラスと同様に、インターフェースも他のインターフェースを継承することができます。継承には extends キーワードを使用します。例えば、

インターフェース Line {
　　　//Line インターフェースのメンバー
}
インターフェース Polygon が Line を拡張します。
　　　//Polygon インターフェースと Line インターフェースのメンバー
}

上記の例では、インターフェース Polygon が Line インターフェースを拡張しています。したがって、Polygon を実装するクラスは、Line と Polygon のすべての抽象メソッドの実装を提供する必要があります。

注意、インターフェースは複数のインターフェースを継承することができます。これは、複数のインターフェースを実装するクラスに似ています。例えば、

インターフェース A {
　　　...
}
インターフェース B {
　　　...　
}
インターフェース C が A, B を拡張します。
　　　...
}