インターフェース

インターフェースについて記載します。

ゴール

以下を理解していること。

• 基本的なインターフェースの作り方、使い方
• プロパティ
• interface をオーバーライドしてクラスを作る
• デリゲーション

インターフェース

• インターフェースとは？

  • abstract なクラスに近いが、状態 (バッキングフィールド) を持つことができないクラス
  • 具象（クラス）に対する抽象（インターフェース）として、上位の設計思想を守るため使われることが多い
  • プロパティ、メソッドを持たせることができるが、いずれも abstract になる
  • コンストラクタを持たせることはできない

• 定義の仕方

  • interface と書いて宣言する
• 実装の仕方
  • class を作ってインターフェースを継承する
  • abstract なものをひととおりオーバーライドする (interface を実装する、と呼ぶ)

//sampleStart
// Greeter (挨拶するひと) インターフェース
interface Greeter {
    // プロパティ、メソッドを持たせられるが、いずれも abstract
    // 強制的に abstract になるので、abstract は書かないでも良い (書いても良いが冗長)
    // また、メンバは全て public 扱いになる

    val language: String
    fun sayHello(target: String)
}

// Greeter interface を実装する EnglishGreeter クラス
class EnglishGreeter : Greeter {
    // val language と fun sayHello を
    // オーバーライドしないとコンパイルが通らない
    override val language = "English"
    override fun sayHello(target: String) {
        println("Hello! $target!")
    }
}
//sampleEnd

fun main(args: Array<String>) {
    EnglishGreeter().sayHello("Everyone")
}

• ちなみに、クラスの継承はひとつまでなのに対し、インターフェースは複数継承することができる

//sampleStart
// インターフェースがふたつ以上あったとして...
interface Cookie {
    fun whiteDay()
}

interface Chocolate {
    fun valentinesDay()
}

// クラスは複数のインターフェースを継承して実装することができる
class Sweet : Cookie, Chocolate {
    // Cookie、Chocolate に含まれるメンバを
    // 全てオーバーライドする (実装する) 必要がある
    override fun whiteDay() {}
    override fun valentinesDay() {}
}
//sampleEnd

fun main(args: Array<String>) {
    val sweet = Sweet()
    sweet.valentinesDay()
    sweet.whiteDay()
}

• デフォルト実装
  • インターフェースに含まれるメソッドを実装しておくことができる
  • 継承した側でオーバーライドしない場合、デフォルト実装が使われる

interface Greeter {
    // デフォルト実装をもったメソッド
    fun sayHello(target: String) {
        println("Hello $target!")
    }
}

class EnglishGreeter : Greeter {
    // sayHello の実装を省略
}

fun main(args: Array<String>) {
    val g: Greeter = EnglishGreeter()
    g.sayHello("takeshi")   // Hello takeshi!
}

• クラスデリゲーション
  • 継承の問題点として、以下のようなものがある
    • こじらせるとクラスがどんどん大きくなってしまう (共通機能をつめこみたくなる)
    • スーパークラスの変更はただちにサブクラスに影響する (変更の影響範囲を小さくできない)
  • 継承せずに別クラスに処理を委譲するやり方をデリゲーションと呼ぶ

継承と委譲それぞれの実装例を見てみよう。

// 継承するパターン
// インターフェースの定義
interface Greeter {
    fun sayHello()
    fun sayHello(target: String)
}

// 英語で挨拶クラス
open class EnglishGreeter : Greeter {
    override fun sayHello() {
        // 名前を省略したら anonymous さんに挨拶する
        sayHello("anonymous")
    }

    override fun sayHello(target: String) {
        println("Hello, $target!")
    }
}

// 名前を指定されたときはすごい挨拶をする
// 英語で挨拶クラスを継承して拡張した
class EnglishGreeterGreatAgain : EnglishGreeter() {
    override fun sayHello(target: String) {
        // スーパークラスの実装を呼び出す
        super.sayHello("$target great again!") // Hello $target great again!
    }
}

fun main(args: Array<String>) {
    val g = EnglishGreeterGreatAgain()
    g.sayHello("America")   // Hello America great again!
    g.sayHello("Japan")     // Hello Japan great again!
    g.sayHello("Germany")   // Hello Germany great again!
    g.sayHello()            // Hello anonymous great again ← ！？
}

• 継承で一部分だけ拡張したつもりでいたが、
  
  結局のところはスーパークラスの実装への依存があり、制御が難しい場合がある
• スーパークラスをいじれれば良いが、そうでない場合は思い通りにできない場合も

// 委譲するパターン
// インターフェースの定義
interface Greeter {
    fun sayHello()
    fun sayHello(target: String)
}

// 英語で挨拶クラス
open class EnglishGreeter : Greeter {
    override fun sayHello() {
        // 名前を省略したら anonymous さんに挨拶する
        sayHello("anonymous")
    }

    override fun sayHello(target: String) {
        println("Hello, $target!")
    }
}

// 名前を指定されたときはすごい挨拶をする
// 英語で挨拶クラスを委譲して拡張した
class EnglishGreeterGreatAgain : Greeter {
    // 継承ではなく、メンバとして値を持つ
    private val g: Greeter = EnglishGreeter()

    override fun sayHello() {
        // 単にメソッドを呼び出す
        g.sayHello()
    }

    override fun sayHello(target: String) {
        // 拡張してメソッドを呼び出す
        g.sayHello("$target great again!")
    }
}

fun main(args: Array<String>) {
    val g = EnglishGreeterGreatAgain()
    g.sayHello("America")   // Hello America great again!
    g.sayHello("Japan")     // Hello Japan great again!
    g.sayHello("Germany")   // Hello Germany great again!
    g.sayHello()            // Hello anonymous!
}

• 通常、委譲するほうが継承するよりもコードは多くなる傾向がある
  • 上の例の場合、sayHello() も sayHello(target: String) も要実装になっている
  • ところが、Kotlin の場合、委譲してもコード量を増やさない技が備わっている

// インターフェースの定義
interface Greeter {
    fun sayHello()
    fun sayHello(target: String)
}

// 英語で挨拶クラス
open class EnglishGreeter : Greeter {
    override fun sayHello() {
        // 名前を省略したら anonymous さんに挨拶する
        sayHello("anonymous")
    }

    override fun sayHello(target: String) {
        println("Hello, $target!")
    }
}

// コンストラクタで Greeter をとりつつ、"Greeter by greeter" と指定して継承
// override してない部分は greeter に委譲するという意味になる
class EnglishGreeterGreatAgain(private val greeter: Greeter): Greeter by greeter {
    // override fun sayHello() は実装しない (= greeter に委譲)

    // 拡張したいところだけ override
    override fun sayHello(target: String) {
        greeter.sayHello("$target great again!")
    }
}

fun main(args: Array<String>) {
    val eg = EnglishGreeter()
    val g = EnglishGreeterGreatAgain(eg)
    g.sayHello("America")   // Hello America great again!
    g.sayHello("Japan")     // Hello Japan great again!
    g.sayHello("Germany")   // Hello Germany great again!
    g.sayHello()            // Hello anonymous!
}

• インターフェースがあると嬉しい場面
  • インターフェースを実装したクラスは、インターフェースのほうの「型」として扱うことができる

// Greeter インターフェース
interface Greeter {
    fun sayHello(target: String)
}

// Greeter インターフェースを受け取って呼び出すだけの関数
fun greeting(g: Greeter, target: String) {
    g.sayHello(target)
}

// 日本語で挨拶
class JapaneseGreeter : Greeter {
    override fun sayHello(target: String) {
        println("こんにちは、$target さん！")
    }
}

// 英語で挨拶
class EnglishGreeter : Greeter {
    override fun sayHello(target: String) {
        println("Hello, $target!")
    }
}

// ドイツ語で挨拶
class GermanyGreeter : Greeter {
    override fun sayHello(target: String) {
        println("Guten morgen, $target!")
    }
}

fun main(args: Array<String>) {
    // greeting 関数は Greeter インターフェースを実装したクラスを
    // 引数にとるので、以下はいずれも有効な書き方
    greeting(JapaneseGreeter(), "world") // こんにちは、world さん！
    greeting(EnglishGreeter(), "world")  // Hello, world!
    greeting(GermanyGreeter(), "world")  // Guten morgen, world!
}

• 実装の中身を入れ替えたいときに便利
  • テスト用に常に OK を返すだけのクラスにしたい
  • SQLite を使っていたが Postgres に変更したい
  • などなど