手を動かして学ぶ Java入門 (抽象クラスと抽象メソッド)

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本記事では、抽象クラスと抽象メソッドについて学びます。

１０分くらいで、さくっと終わる記事をめざしています。

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はじめに

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概要

抽象クラスとは

抽象型（ちゅうしょうがた、英: abstract type）とは、コンピュータプログラミングの型システムのうち、名前的型システム (nominal / nominative type system) ^{[注釈 1][1]}における型の一種であり、直接インスタンス化することができないという特徴を持つ。

抽象クラスとは、簡単にいうと…

１つ以上の 抽象メソッド を宣言したクラス

のことです。

今まで学習してきた通常のクラスは 抽象メソッド を１つも持たないクラスです。
そして、今回学ぶ抽象クラスは、抽象メソッド を持ちます。

違いはそれだけです。

抽象クラスのイメージ

こんなイメージですね。
(抽象メソッドについては後ほど解説します)

抽象クラスを宣言するには abstract キーワードを使います。
abstract は「抽象的な」という意味ですね。

public abstract class AbstractSample {
       ^^^^^^^^ <--- ★この部分！
    ...
}

ノート

厳密には、抽象メソッドが０個の抽象クラスも宣言できます。
ただ、そんなクラスを抽象クラスにする意味はあるのか？といわれると微妙で、使われているのはあまり見ないですね…

抽象メソッドとは

抽象メソッド (abstract method) とは仮想メソッドの一種で、メソッドの実装が無く、宣言だけされているもののことである。

抽象メソッドとは、簡単にいうと…

実装のないメソッド

のことです。

「実装」とは、具体的に 記述されたコードになります。

抽象メソッドを宣言するには、abstract キーワードを使います。
抽象クラスと同じキーワードですね。

public abstract class AbstractSample {
    public abstract void print();
           ^^^^^^^^ <--- ★この部分！
}

上記の print メソッドは抽象メソッドです。

通常のメソッドなら…

public void print() {
    System.out.println("テスト！");
}

こんな感じで { ... } のところに実際のコードを書いていました。
しかし、抽象メソッドでは { ... } がなくて、いきなりセミコロン(;) で終わらせます。

public abstract void print();
                            ^ <--- コードの実装がない

これが抽象メソッドです。

抽象メソッドのオーバーライド

さて、抽象メソッドは実装がありません。
そんな抽象メソッドを持つ抽象クラスを new したらどうなるのでしょうか？

public abstract class AbstractSample {
    public abstract void print();
}

AbstractSample sample = new AbstractSample();
sample.print();

それでは、実際にプログラムを動かして確認してみましょう。
コードは変更せずに、そのまま「実行(Ctrl-Enter)」ボタンを押してください。

注意：コードは２ファイルあります。上部のタブで切り替え可能です。

(表示がおかしいときは「コードの再読み込み」ボタンを押してみてください)

いかがでしたでしょうか？　下記のようなコンパイルエラーが出たら成功です。

Main.java:4: error: AbstractSample is abstract; cannot be instantiated
        AbstractSample sample = new AbstractSample();
                                ^
1 error

"AbstractSample is abstract; cannot be instantiated" とは、意訳すると

AbstractSample は抽象クラスです。よってインスタンス化できません。

という感じです。

確かに、仮にインスタンスの生成ができたとしても…

AbstractSample sample = new AbstractSample();
sample.print();
       ^^^^^^^ <--- ★なにを実行するべきか分からない

実装のない print メソッドを呼び出して結局エラーになりそうですしね。

さて、そんな抽象メソッドですが、いったいどうやって使うのでしょうか？
その答えはメソッドのオーバーライドにあります。

オーバーライドのイメージ

メソッドのオーバーライドについては以前の記事でも解説しました。
よろしければそちらもぜひご参照ください。

ちなみに、メソッドのオーバーロードとは違うのでご注意を…

それでは、さっそく抽象メソッドの print メソッドをオーバーライドしてみましょう。
オーバーライドするには、クラスを継承するのでしたね。

public class Sample extends AbstractSample {
    @Override
    public void print() {
        System.out.println("オーバーライド！");
    }
}

AbstractSample クラスを継承した Sample クラスを作ってみました。

実際にプログラムを動かして確認してみましょう。
結果がどうなるか予想してから「実行(Ctrl-Enter)」ボタンを押してください。

注意：コードは３ファイルあります。上部のタブで切り替え可能です。

(表示がおかしいときは「コードの再読み込み」ボタンを押してみてください)

いかがでしたでしょうか？「出力」のところに

オーバーライド！

と表示されたら成功です。
無事に抽象メソッドをオーバーライドできました。

メリット

抽象クラスは、そのままではインスタンス化できません。
つまり、サブクラスを作ることを強制し、さらに抽象メソッドをオーバーライドすることも強制します。

これが抽象クラス・抽象メソッドのメリットになります。

…といっても、最初のうちはピンとこないかもしれません。

Java のことが分かってきて、オブジェクト指向もなんとなく理解して…
デザインパターンなんかを使い始めるとメリットが理解できてくるかと思います。

それまでは、そんなに積極的に使わなくてもよいのかな、と個人的には思います。
頭の片隅にでも置いておきましょう。

応用問題

【問題】

まずは、下記のプログラムをそのまま「実行(Ctrl-Enter)」してみましょう。
結果はコンパイルエラーになったはずです。

Sample.java:1: error: Sample is not abstract and does not override abstract method getValue() in AbstractSample
public class Sample extends AbstractSample {
       ^
1 error

これは Sample クラスで、抽象メソッドの getValue メソッドをオーバーライドしていないためです。

そこで問題です。

Sample クラスで getValue メソッドをオーバーライドして、プログラムを実行すると、

value = 123

と「出力」に表示されようにしてください。

それでは、Sample クラスに getValue メソッドをオーバーライドしてから「実行(Ctrl-Enter)」してみましょう。
(修正するのは Sample クラスだけです)

注意：コードは３ファイルあります。上部のタブで切り替え可能です。

(表示がおかしいときは「コードの再読み込み」ボタンを押してみてください)

無事に、

value = 123

と出力されましたでしょうか？

もし解けなかった場合は、下記の回答例をご参照ください。

回答例

【コード】

public class Sample extends AbstractSample {
    // 抽象メソッドをオーバーライドしてください
    @Override
    public int getValue() {
        return 123;
    }
}

※ Main.java, AbstractSample.java は書き換えません。

【出力】

value = 123

まとめ

抽象クラスとは簡単にいうと…

１つ以上の 抽象メソッド を宣言したクラス

のことです。

そして、抽象メソッドとは簡単にいうと…

実装のないメソッド

のことです。

それでは次回もお楽しみに！

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概要

抽象クラスとは

抽象メソッドとは

抽象メソッドのオーバーライド

メリット

応用問題

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