タイトル: 継承の概念と必要性
SEOタイトル: OOP 継承完全ガイド — extends・super・Composition
| この記事の要点 |
|
継承の基本
// 親クラス (スーパークラス / 基底クラス)
public class Animal {
protected String name;
public Animal(String name) {
this.name = name;
}
public void sleep() {
System.out.println(name + " is sleeping");
}
}
// 子クラス (サブクラス / 派生クラス)
public class Dog extends Animal {
public Dog(String name) {
super(name); // ★ 親のコンストラクタを呼び出し
}
// 親のメソッドをオーバーライド
@Override
public void sleep() {
System.out.println(name + " (dog) is sleeping like a log");
}
// 子独自のメソッド
public void bark() {
System.out.println(name + " says: Woof!");
}
}
// 利用
Dog d = new Dog("Pochi");
d.sleep(); // オーバーライドされた版
d.bark(); // 子独自
// 親型変数に子を入れる (ポリモーフィズム)
Animal a = new Dog("Hachi");
a.sleep(); // 動的ディスパッチで Dog の sleep が呼ばれる
// a.bark(); // ★ コンパイルエラー (Animal 型では bark を知らない)extends と super
| キーワード | 意味 |
|---|---|
extends | 子クラスが親を継承することを宣言 |
super(...) | 親のコンストラクタ呼び出し (コンストラクタ最初の文) |
super.method() | 親のメソッドを呼び出し |
super.field | 親のフィールドを参照 |
@Override | オーバーライド宣言 (任意だが付けるべき) |
final class | 継承禁止 |
final method | オーバーライド禁止 |
Constructor Chaining (親 → 子 の順で実行)
class A {
public A() { System.out.println("A()"); }
}
class B extends A {
public B() {
// super(); ← ★ 暗黙で挿入される (引数なしコンストラクタ呼び出し)
System.out.println("B()");
}
}
class C extends B {
public C() {
super(); // 明示
System.out.println("C()");
}
}
new C();
// 出力:
// A()
// B()
// C()
// 親に引数なしコンストラクタが無いと
class X {
public X(int n) { }
}
class Y extends X {
public Y() {
// ★ コンパイルエラー (X の引数なしコンストラクタが無い)
// → 明示的に super(0); 等が必要
}
}IS-A 関係 (継承の判断基準)
「子は親の一種である」が言えるときだけ継承を使います:
- Dog は Animal ✅
- Manager は Employee ✅
- Square は Rectangle … ✗ (有名な反例: 高さと幅を独立変更できない)
- Stack は ArrayList … ✗ (Stack に
get(0)が露出するのは設計ミス → Composition 推奨)
Liskov 置換原則 (LSP)
子は親の代わりに使えなければならない。つまり、親型変数に子インスタンスを入れても期待通り動くこと:
// 古典的反例 (Square extends Rectangle)
class Rectangle {
protected int w, h;
public void setWidth(int w) { this.w = w; }
public void setHeight(int h) { this.h = h; }
public int area() { return w * h; }
}
class Square extends Rectangle {
// 正方形なので幅と高さを連動
@Override
public void setWidth(int w) { this.w = w; this.h = w; }
@Override
public void setHeight(int h) { this.w = h; this.h = h; }
}
void test(Rectangle r) {
r.setWidth(5);
r.setHeight(3);
assert r.area() == 15; // ★ Square だと 9 になり契約違反
}
// → Square IS NOT a Rectangle (LSP 違反)ダイヤモンド継承問題と Java の解決策
C++ のような多重継承では「同じ親を 2 つ持つ子」で同じメソッドのどちらが呼ばれるか曖昧になります (ダイヤモンド問題)。Java は class の多重継承を禁止し、代わりに interface (および default メソッド) を用意:
interface Flyable {
default void move() { System.out.println("Flying"); }
}
interface Swimmable {
default void move() { System.out.println("Swimming"); }
}
class Duck implements Flyable, Swimmable {
// ★ どちらの default を使うか曖昧 → コンパイルエラー
@Override
public void move() {
Flyable.super.move(); // 明示で解決
}
}protected アクセス
public class Animal {
protected String name; // 子からアクセス可
private int secretId; // 子からも見えない
protected void onSleep() { } // フック (子が拡張用)
}
public class Dog extends Animal {
public void greet() {
System.out.println(name); // ✅ protected フィールドにアクセス
// System.out.println(secretId); // ★ NG (private)
}
}final class で継承禁止
// String, Integer, LocalDate などは final
public final class Coordinate {
private final double x, y;
// ...
}
// public class GeoCoordinate extends Coordinate { } // ★ コンパイルエラー
// 用途:
// - イミュータブル (不変) を保証したい
// - セキュリティ上、サブクラスで挙動を変えられたくない
// - 設計者がサブクラス対応していないComposition over Inheritance (★ 重要原則)
「is-a」ではなく「has-a」が成り立つなら、継承ではなく Composition (持つ) を使う方が柔軟。
// ❌ 継承
public class CountingList<E> extends ArrayList<E> {
private int addCount = 0;
@Override
public boolean add(E e) {
addCount++;
return super.add(e);
}
@Override
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
addCount += c.size();
return super.addAll(c);
// ★ ArrayList.addAll が内部で add を呼ぶ実装だと
// addCount が 2 倍カウントされる (実装に依存するバグ)
}
}
// ✅ Composition
public class CountingList<E> {
private final List<E> inner = new ArrayList<>();
private int addCount = 0;
public boolean add(E e) {
addCount++;
return inner.add(e);
}
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
addCount += c.size();
return inner.addAll(c);
}
}言語別比較
| 言語 | 継承記法 | 多重継承 |
|---|---|---|
| Java | class B extends A | 不可 (interface 複数 OK) |
| PHP | class B extends A | 不可 (trait あり) |
| C# | class B : A | 不可 (interface 複数 OK) |
| Python | class B(A): | ★ 可 (MRO で解決) |
| C++ | class B : public A | ★ 可 (virtual 継承) |
| Ruby | class B < A | 不可 (Mixin で実質可) |
Mixin / trait
多重継承の代わりに、PHP の trait や Ruby / Python の Mixin で「振る舞いを横断的に追加」する仕組み:
trait Loggable {
public function log(string $msg): void {
error_log(static::class . ": $msg");
}
}
class UserService {
use Loggable; // trait を取り込む
}
(new UserService())->log("created");FAQ
Q: 継承と Composition どちらを使うべき？
A: 迷ったら Composition。IS-A が自然に成り立つ場合のみ継承。
Q: extends と implements の違い
A: extends はクラス継承 (1 つだけ)、implements はインターフェース実装 (複数可)。クラスは extends X implements Y, Z のように両方使える。
Q: 親クラスを変更すると子に影響が出る
A: 継承の宿命 (壊れやすい基底クラス問題)。public API を慎重に設計し、安易な protected フィールド公開は避ける。