継承・抽象クラス
クラスの継承・抽象クラスについて記載します。
ゴール
以下を理解していること。
- 継承の振る舞い
- 抽象クラスの使い方、抽象クラスの存在意義
- オーバーライドの仕方 (
open) - 可視性 (
public、internal、private、protected)
継承
継承とは
- ざっくり言えば「あるクラスの性質を別のクラスに引き継ぐ」ための仕組み
クラスを継承
fun main(args: Array<String>) {
//sampleStart
// ヒトクラス
class Person(val name: String) {
// 名前の長さを返すプロパティ
val nameLength: Int
get() = name.length
// どこで生まれたかを返すメソッド
fun bornFrom() = "unknown"
}
val p = Person("Tonio Nagauzzi")
println(p.name) // Tonio Nagauzzi
println(p.nameLength) // 14
println(p.bornFrom()) // unknown
//sampleEnd
}
- ヒトクラスを継承してみる
- このままでは継承はできなくて、
openをつける必要がある - 継承すると、メソッド一式とプロパティ一式を継承先は引き継ぐ
- このままでは継承はできなくて、
fun main(args: Array<String>) {
//sampleStart
// open がついて継承可能になったヒトクラス
open class Person(val name: String) {
// 名前の長さを返すプロパティ
val nameLength: Int
get() = name.length
// どこで生まれたかを返すメソッド
fun bornFrom() = "unknown"
}
// ヒトクラスを継承して男クラスと女クラスを作る
// (コンストラクタに val がついてない点に注意)
class Man(name: String) : Person(name)
class Woman(name: String) : Person(name)
// ヒトクラスを使う
val p = Person("p")
println(p.nameLength) // 1
println(p.bornFrom()) // unknown
// 継承した各クラスを使う
// 各々、Person から引き継いだプロパティが利用できる
val m = Man("bob")
println(m.name) // bob
println(m.nameLength) // 3
println(m.bornFrom()) // unknown
val w = Woman("alice")
println(w.name) // alice
println(w.nameLength) // 5
println(w.bornFrom()) // unknown
//sampleEnd
}
- メンバのオーバーライド
- プロパティ、メソッドを継承先で上書きする仕組み
- オーバーライドするためには、オーバーライドするプロパティ、メソッドに
openをつける
fun main(args: Array<String>) {
//sampleStart
// open がついて継承可能になったヒトクラス
open class Person(val name: String) {
// open がついて継承が可能になった名前の長さを返すプロパティ
open val nameLength: Int
get() = name.length
// open がついて継承が可能になったどこで生まれたかを返すメソッド
open fun bornFrom() = "unknown"
}
// ヒトクラスを継承して男クラスと女クラスを作る
class Man(name: String) : Person(name) {
// nameLength を Man 用の振る舞いにオーバーライド
override val nameLength: Int
get() {
print("$name (man) ") // 名前の後ろに (man) を表示するようにした
return name.length
}
// bornFrom を Man 用の振る舞いにオーバーライド
override fun bornFrom() = "mud" // 土から生まれた
fun doShibakari() {
println("山へ芝刈りに")
}
}
class Woman(name: String) : Person(name) {
// nameLength を Woman 用の振る舞いにオーバーライド
override val nameLength: Int
get() {
print("$name (woman) ") // 名前の後ろに (woman) を表示するようにした
return name.length
}
// bornFrom を Woman 用の振る舞いにオーバーライド
override fun bornFrom() = "rib" // 肋骨から生まれた
fun doSentaku() {
println("川へ洗濯に")
}
}
// ヒトクラスを使う
val p = Person("p")
println(p.nameLength) // 1
println(p.bornFrom()) // unknown
// 継承した各クラスを使う
// 各々、オーバーライドしたメソッドとプロパティを使ってみる
val m = Man("bob")
println(m.name) // bob
println(m.nameLength) // bob (man) 3
println(m.bornFrom()) // mud
// Man 専用メソッド
m.doShibakari() // 山へ芝刈りに
val w = Woman("alice")
println(w.name) // alice
println(w.nameLength) // alice (woman) 5
println(w.bornFrom()) // rib
// Woman 専用メソッド
w.doSentaku() // 川へ洗濯に
//sampleEnd
}
- スーパータイプとサブタイプ
ManとWomanは継承元のクラスであるPersonとして扱うことができる
fun main(args: Array<String>) {
open class Person(val name: String) {
// open がついて継承が可能になった名前の長さを返すプロパティ
open val nameLength: Int
get() = name.length
// open がついて継承が可能になったどこで生まれたかを返すメソッド
open fun bornFrom() = "unknown"
}
class Man(name: String) : Person(name) {
// nameLength を Man 用の振る舞いにオーバーライド
override val nameLength: Int
get() {
print("$name (man) ") // 名前の後ろに (man) を表示するようにした
return name.length
}
// bornFrom を Man 用の振る舞いにオーバーライド
override fun bornFrom() = "mud" // 土から生まれた
fun doShibakari() {
println("山へ芝刈りに")
}
}
class Woman(name: String) : Person(name) {
// nameLength を Woman 用の振る舞いにオーバーライド
override val nameLength: Int
get() {
print("$name (woman) ") // 名前の後ろに (woman) を表示するようにした
return name.length
}
// bornFrom を Woman 用の振る舞いにオーバーライド
override fun bornFrom() = "rib" // 肋骨から生まれた
fun doSentaku() {
println("川へ洗濯に")
}
}
//sampleStart
// 継承先 (サブタイプ) を、
// 継承元 (スーパータイプ) の変数に入れる
val m: Person = Man("bob")
// Person (継承元) が持っているプロパティ、メソッドにはアクセスできる
// 実装は Man (継承先) に従う
println(m.name) // bob
println(m.bornFrom()) // mud
m.doShibakari() // m はあくまで Person なので doShibakari は使えない (コンパイルエラー)
//sampleEnd
}
- 最後の行は
(m as Man).doShibakari()とダウンキャストすればコンパイルできる
抽象クラス
- 抽象クラスを使うと嬉しい場面
- サブクラスにオーバーライドを強制する仕組み
abstractをつけたメソッドやプロパティは、サブクラスで必ずオーバーライドする必要がある
fun main(args: Array<String>) {
abstract class Person() {
// どこから生まれたかメソッドを抽象メソッドにする。
// abstract の場合、スーパークラスでは実装を書かなくてよい。
// なお、abstract がついてる場合はオーバーライドすることが前提なので、
// open もつけなくて良い
abstract fun bornFrom(): String
}
class Man() : Person() {
// スーパークラスでは abstract がついているメソッドなので、
// サブクラスでオーバーライドしないとコンパイルエラーになる
override fun bornFrom() = "mud"
}
class Woman() : Person() {
// こっちもオーバーライドする
override fun bornFrom() = "rib"
}
// 使い方
val p: Person = Person() // Person は abstract なのでインスタンス化はできない
val m: Person = Man() // これは OK
val w: Person = Woman() // これも OK
println(m.bornFrom()) // mud
println(w.bornFrom()) // rib
}
可視性
この章ではブラウザ上でのコード実行はできません。実行機能はパッケージ分けに対応していないから
パッケージ
- パッケージ (
package) とはクラスを分類する仕組み。基本的に全てのクラスはどこかのパッケージに属している - パッケージを指定しない場合、デフォルトのパッケージ (名前はない) に属することになる
- パッケージ (
//sampleStart
// パッケージを宣言。車パッケージとする
package io.access.car
// 以下、本ファイルに書くクラス、関数は io.access.car パッケージに属する
class Car(val name: String)
fun greet() {
// ...
}
//sampleEnd
fun main(args: Array<String>) {
greet()
}
- 他のパッケージから io.access.car パッケージを参照する場合、import 文を用いて利用したいパッケージをインポートする必要がある
// Begin Car.kt
package io.access.car
class Car(val name: String)
// End Car.kt
// Begin Store.kt
//sampleStart
// 上記の車パッケージとは別のパッケージ。店パッケージとする
package io.access.store
// car をインポートすると Car を使うことができる
// 以下の書き方をすると io.access.car パッケージに含まれるクラス全てがインポートされる
import io.access.car.*
class Store {
val car = Car()
}
//sampleEnd
fun main(args: Array<String>) {
Store(car: Car(name = "Fairlady"))
}
// End Store.kt
- インポートしたクラスに
asを使って別名をつけることもできる- クラス名が別のパッケージに含まれるクラスと重複したときなどに有用
- クラス名が長い場合に短くしたりという使い方も
// Begin Car.kt
package io.access.car
class Car(val name: String)
// End Car.kt
// Begin Store.kt
//sampleStart
package io.access.store
// as を使ってインポートしたクラスに別名をつける
import io.access.car.Car as MyCar
class Store {
// MyCar として利用できる
val car = MyCar()
}
//sampleEnd
fun main(args: Array<String>) {
Store(car: MyCar(name = "Fairlady"))
}
// End Store.kt
- トップレベルの宣言における可視性の指定
- 宣言したクラスについて、他のパッケージ、他のクラスからどの程度参照可能にするかどうかを指定できる
- トップレベルでの宣言 (クラスや関数の外での宣言を指す) に対しては、
public、internal、privateが選択できる - 何も記載しなかった場合、
public扱いになる
// Begin Sample.kt
//sampleStart
// サンプルパッケージがあったとして
package sample
// 以下のように関数が宣言されていたとする
// public はパッケージ外からもファイル外からもアクセス可能 (デフォルト)
public fun publicFunc() { println("public!") }
// private は同一ファイル内からのみアクセス可能
private fun privateFunc() { println("private!") }
// internal は同一モジュールからのみアクセス可能
// モジュールというのは Maven、Gradle のプロジェクト単位
// 外部には公開したくないが内側では広く使いたい、みたいなときに用いる
internal fun internalFunc() { println("internal!") }
//sampleEnd
// End Sample.kt
// Begin Main.kt
import sample
fun main(args: Array<String>) {
publicFunc()
privateFunc()
internalFunc()
}
// End Main.kt
// Begin Sample.kt
package sample
public fun publicFunc() { println("public!") }
private fun privateFunc() { println("private!") }
internal fun internalFunc() { println("internal!") }
// End Sample.kt
// Begin Main.kt
//sampleStart
import sample
fun main(args: Array<String>) {
publicFunc() // コンパイル OK
privateFunc() // コンパイル NG
internalFunc() // 場合による
}
//sampleEnd
// End Main.kt
- クラス内部の宣言の場合
- トップレベルの宣言時に使える 3 種に加えて、
protectedを使うことができる privateは同一クラス内からのみアクセス可能protectedはprivateに近いが、サブクラスからもアクセス可能
- トップレベルの宣言時に使える 3 種に加えて、
//sampleStart
// スーパークラス
open class Person {
private fun privateMethod() {}
protected fun protectedMethod() {}
internal fun internalMethod() {}
public fun publicMethod() {}
}
// サブクラス
class Woman: Person() {
fun function() {
privateMethod() // コンパイル NG
publicMethod() // コンパイル OK
internalMethod() // 場合による
protectedMethod() // コンパイル OK
}
}
// 関係ないクラス
class Foot {
fun function() {
val p = Person()
p.protectedMethod() // コンパイル NG
p.publicMethod() // コンパイル OK
p.internalMethod() // 場合による
}
}
//sampleEnd
fun main(args: Array<String>) {
Foot().function()
}