7.継承

学習目標

• 共通する性質を親クラスにまとめ、子クラスで extends して引き継げる
• super で親のコンストラクターを呼び、メソッドをオーバーライドできる
• 抽象クラスで、親のインスタンス化を禁じ、子に実装を強制できる
• 継承・インターフェイス・コンポジションを使い分けられる

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1. クラスの親子関係

社員には技術職や管理職といった役職があります。役職によって持つ情報は違いますが、名前・基本給・自己紹介はどの社員にも共通します。技術職の Engineer はスキルを、管理職の Manager はチーム人数を、それぞれ社員共通の情報に加えて持ちます。

Engineer と Manager をそれぞれ単独のクラスとして定義すると、大部分のコードが共通します。

Engineer.java

Engineer.java

public class Engineer {
  private final String name;
  private final int baseSalary;
  private final String skill;

  public Engineer(String name, int baseSalary, String skill) {
    this.name = name;
    this.baseSalary = baseSalary;
    this.skill = skill;
  }

  public void introduce() {
    System.out.println(name + "（基本給: " + baseSalary + "円）");
  }
}

Manager.java

Manager.java

public class Manager {
  private final String name;
  private final int baseSalary;
  private final int teamSize;

  public Manager(String name, int baseSalary, int teamSize) {
    this.name = name;
    this.baseSalary = baseSalary;
    this.teamSize = teamSize;
  }

  public void introduce() {
    System.out.println(name + "（基本給: " + baseSalary + "円）");
  }
}

name、baseSalary フィールドと introduce メソッドが 2 つのクラスで同じなのは、Engineer も Manager も社員（Employee）の一種で、社員としての性質を共有するからです。共通する name、baseSalary、introduce を Employee という別のクラスに置き、Engineer と Manager がそれを引き継ぐ形に書き換えます。

2. extends とコンストラクター

社員に共通する性質を持つクラス Employee を定義します。

Employee.java

public class Employee {
  protected final String name;
  protected final int baseSalary;

  public Employee(String name, int baseSalary) {
    this.name = name;
    this.baseSalary = baseSalary;
  }

  public void introduce() {
    System.out.println(name + "（基本給: " + baseSalary + "円）");
  }
}

Engineer から Employee の性質を引き継ぐには、extends キーワードで Employee を指定します。

class クラス名 extends 引き継ぐクラス名 {
  // 独自の内容
}

Engineer.java

public class Engineer extends Employee {
  private final String skill;

  public Engineer(String name, int baseSalary, String skill) {
    super(name, baseSalary);
    this.skill = skill;
  }
}

Engineer には name、baseSalary フィールドや introduce メソッドを書いていませんが、Employee から引き継いでいるため使えます。Engineer が独自に持つのは skill だけです。

このように、あるクラスの性質を別のクラスが引き継ぐ仕組みを 継承 と呼びます。引き継がれる側の Employee を 親クラス（スーパークラス）、引き継ぐ側の Engineer を 子クラス（サブクラス）と呼びます。

Main.java

Engineer engineer = new Engineer("田中", 300000, "Java");
engineer.introduce();

田中（基本給: 300000円）

Manager も同じく Employee を継承し、固有の teamSize だけを追加します。

Manager.java

public class Manager extends Employee {
  private final int teamSize;

  public Manager(String name, int baseSalary, int teamSize) {
    super(name, baseSalary);
    this.teamSize = teamSize;
  }
}

独立に書いていたときの name、baseSalary、introduce の重複が、Employee に集約されました。Engineer と Manager は、それぞれの固有のフィールドだけを書いています。

コンストラクターの 1 行目にある super(name, baseSalary) は、親クラスのコンストラクターを呼び出す 文です。Employee のコンストラクターに name と baseSalary を渡し、親クラス側でフィールドを初期化します。super(...) はコンストラクターの最初の行に書く必要があります。

Warning

super(...) を書かない場合、コンパイラーは引数なしの親コンストラクター super() を自動で補います。Employee には引数なしのコンストラクターがないため、super(name, baseSalary) を省略するとコンパイルエラーになります。

3. メソッドのオーバーライド

Employee から引き継いだ introduce は名前と基本給だけを表示します。Engineer の自己紹介にはスキルも含めます。

等価性 では Object のメソッドをオーバーライドしました。継承でも同じく、子クラスで親クラスと同じシグネチャ（名前・引数・戻り値の型）のメソッドを定義すると、親のメソッドが置き換わります。

Engineer.java

public class Engineer extends Employee {
  private final String skill;

  public Engineer(String name, int baseSalary, String skill) {
    super(name, baseSalary);
    this.skill = skill;
  }

  @Override
  public void introduce() {
    System.out.println(name + "（基本給: " + baseSalary + "円, スキル: " + skill + "）");
  }
}

Main.java

Engineer engineer = new Engineer("田中", 300000, "Java");
engineer.introduce();

田中（基本給: 300000円, スキル: Java）

Manager も同じく introduce をオーバーライドし、チーム人数を表示します。

Manager.java

@Override
public void introduce() {
  System.out.println(name + "（基本給: " + baseSalary + "円, チーム人数: " + teamSize + "人）");
}

Engineer と Manager は、同じ introduce というメソッドを、それぞれ別の内容でオーバーライドしています。

Employee の introduce ではなく、子クラスでオーバーライドした introduce が実行されます。introduce の中で name と baseSalary を参照できるのは、Employee でこれらを protected で宣言しているためです。

修飾子	アクセスできる範囲
private	同じクラスの中だけ
protected	同じクラスに加えて、子クラスからもアクセスできる
public	どこからでも

private のままだと子クラスから参照できないため、子クラスは getter を経由する必要があります。継承を前提とし、子クラスから参照させたいフィールドだけを protected にします。

3-1. 親のメソッドの呼び出し

オーバーライドしたメソッドの中から、親クラスの同名メソッドを呼ぶには super.メソッド名() を使います。親の処理に追加して何かをしたい場合に使います。

Engineer.java

@Override
public void introduce() {
  super.introduce(); // Employee の introduce を実行
  System.out.println("  スキル: " + skill);
}

田中（基本給: 300000円）
  スキル: Java

super.introduce() で親の introduce を実行し、そのあとにスキルを追加で出力しています。

4. 抽象クラス

Employee は共通部分をまとめるための親クラスです。実際に存在するのは Engineer や Manager であり、Employee 自体のインスタンスを直接作る場面はありません。

このような「子クラスは存在するが、親クラス自体のインスタンスを作る意味がない」場合に、abstract を付けて 抽象クラス にします。

Employee.java

public abstract class Employee {
  protected final String name;
  protected final int baseSalary;

  public Employee(String name, int baseSalary) {
    this.name = name;
    this.baseSalary = baseSalary;
  }

  public void introduce() {
    System.out.println(name + "（基本給: " + baseSalary + "円）");
  }
}

abstract を付けたクラスはインスタンスを作れません。

Main.java

Employee employee = new Employee("佐藤", 400000); // コンパイルエラー

Employee を直接 new する方法がなくなり、Engineer や Manager を経由してのみ利用できます。継承のための親クラスであることが、コードの上で明確になります。

Info

処理を持たせず、子クラスでの実装を強制したいメソッドには abstract を付けて宣言だけを書けます。abstract int calculateBonus(); のように書くと、子クラスは calculateBonus の実装を必ず提供しなければなりません。実装を忘れるとコンパイルエラーになります。インターフェイスのメソッドと同じく、子クラスに実装を求める仕組みです。

5. Object クラス

Java では、すべてのクラスが暗黙のうちに Object クラス を継承しています。extends を書かないクラスも、内部的には extends Object と同じ扱いです。

等価性 で Person に equals、hashCode、toString をオーバーライドしました。当時は「Object というクラスをもとに作られている」とだけ説明しましたが、これは Person が Object を継承し、Object が持つこれらのメソッドをオーバーライドしていた、ということです。

equals、hashCode、toString は Object で定義されているため、どのクラスにも最初から備わっています。子クラスでオーバーライドしなければ、Object のデフォルトの実装（参照比較や、型名とハッシュコードを並べた文字列）が使われます。

6. 継承とインターフェイスの使い分け

継承（extends）と、インターフェイス の実装（implements）は、どちらも「上位の型」を指定する仕組みですが、目的が違います。

項目	extends（継承）	implements（インターフェイス実装）
上位の型が持つもの	フィールドとメソッドの実装	メソッドの宣言だけ
子・実装側	親の実装をそのまま使える	自分で実装を書く必要がある
1 つのクラスから	1 つの親クラスだけ継承できる	複数のインターフェイスを実装できる

継承は「親の実装を引き継いで拡張する」、インターフェイスの実装は「決められたメソッドを提供する」ことに重点があります。1 つのクラスは、extends で親を継承しつつ、implements で複数のインターフェイスを同時に実装できます。

継承を使うかどうかは、is-a 関係（〜は〜の一種）が成り立つか で判断します。

関係	適した手法
「Engineer は Employee の一種」（is-a 関係）	継承（Engineer extends Employee）
「GradeReportService は GradeJudge を使う」（has-a 関係）	コンポジション（フィールドとして持つ）

「機能を借りたいだけ」の場合は、継承ではなく コンポジション（フィールドとして持って使う）を選びます。GradeReportService が GradeJudge を継承するのは不自然ですが、フィールドとして持つのは自然です。「A は B の一種」と読めるなら継承、「A は B を使う」と読めるならコンポジションです。

7. 演習

演習: 継承