Javaのオブジェクト指向設計における，クラス階層・
多相性・インターフェースの仕組みとデザインパターン
の基礎
【学習内容の構成】
• クラス階層と多相性：スーパークラスによる共通機能
の集約と，メソッドのオーバーライドによるサブクラ
スごとの振る舞いの実現
• インターフェース：継承関係がないクラス間で同名メ
ソッドの実装を保証し，同一種類のオブジェクトとし
て扱う仕組み
• デザインパターン：プログラムで頻出するパターン
（GoFの23パターン）の活用
• 前提：Javaの基本文法，クラスとオブジェクトの理解
• 意義：プログラムのミス削減，拡張性の向上，設計の
定石の習得
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Java Tutor でのプログラム実行手順
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(1)「Visualize Execution」をク
リックして実行画面に切り替える
(2)「Last」をクリック．
(3) 実行結果を確認する．
(4)「Edit this code」をク
リックして編集画面に戻る
Java Tutor 使用上の注意点①
• 実行画面で，次のような赤の表示が出ることがある →
無視してよい
過去の文法ミスに関する確認表示
邪魔なときは「Close」
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Java Tutor 使用上の注意点②
「please wait ... executing」のとき，１０秒ほど待つ．
→ 混雑しているときは， 「Server Busy・・・」
というメッセージが出ることがある．
混雑している．少し（数秒から数十秒）待つと自
動で表示が変わる（変わらない場合には，操作を
もう一度行ってみる）
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11-1. クラス階層と多相性
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円（Circle）
半径 3，場所（2, 4）
色 green
幅 1, 高さ 2, 場所（6, 4）
色 black
長方形
(Rectangle)
クラス階層は何のため？
• 似通ったクラス Circle, Rectangle を使いたい．プロ
グラムのミスを減らすため，スーパークラスを考える
• 将来，図形の種類を増やすときにも有効
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Figure
Circle
親
子
Rectangle
親
子
クラス Circle, クラス Rectangle が似ている．
共通する機能を、スーパークラス Figure にまとめる．
スーパークラス
サブクラス
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円（Circle）
半径 3，場所（2, 4）
色 green
幅 1, 高さ 2, 場所（6, 4）
色 black
長方形
(Rectangle)
Circle クラスでもあり，
Figure クラスでもある
Rectangle クラスでもあり，
Figure クラスでもある
Java のメソッド
• 上下左右の移動
• オブジェクトの属性 x, y を増減
• そのためのメソッド move を Figure クラスに定義
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x
y
右
x が増える
左
x が減る
上
y が増える
下
y が減る
Java のメソッド
• 面積を求める
• そのためのメソッド size を定義
円: 半径 × 半径 × 3.14
長方形: 縦 × 横
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メソッドのオーバーライド
• 同じ名前のメソッドが，クラスによって違った意
味を持つ
メソッド area
クラス Figure では 0
クラス Circle では 円の面積
クラス Rectangle では 長方形の面積
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演習
資料：16 ～ 18
【トピックス】
• クラス階層
• メソッドのオーバーライド
14
15
メソッド area
メソッド move
メソッド area
① Java Tutor のエディタで次のプログラムを入れる
16
続き
メソッドを呼び出す部分
メソッド area
② 実行し，結果を確認する
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「Visual Execution」をクリック．そして「Last」をクリック．結果を確認．
「Edit this code」をクリックすると，エディタの画面に戻る
多相性
• さまざまなサブクラスのオブジェクトを、「スー
パークラスのオブジェクトである」と思って扱う
ときに役立つ
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演習
資料：21 ～ 23
【トピックス】
• クラス階層
• メソッドのオーバーライド
• 多相性
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20
① Java Tutor のエディタで次のプログラムを入れる
21
続き
② 実行し，結果を確認する
22
「Visual Execution」をクリック．そして「Last」をクリック．結果を確認．
「Edit this code」をクリックすると，エディタの画面に戻る
• リストに、要素を追加
• このリストは「ArrayList<Figure>」
• x や a は、Figure クラスのオブジェクトとして、
リストに追加される
• 多相性により、move メソッド（面積の算出）に
問題ない．x では円の面積、a では長方形の面積
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11-2. インターフェイスと実装
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さまざまなクラスのオブジェクトを、「同じ種類のオブ
ジェクトである」かのように扱う２つの方法
① スーパークラスとサブクラス、多相性 (11-1. で説明)
継承あり
② インターフェイス (11-2. で説明)
Java 処理系は、クラスがインターフェイスに準拠
するかチェックを行う
（「継承」は無関係）
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２つのクラス
Matome Bara
属性 属性
number price
unit
メソッド
total total
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名前は同じだが，
中身が違う
数 (number)と
単価 (unit)
価格 (price)
共通する属性がない
インターフェイス
複数のクラス A, B が
名前が同じメソッドを持つとき
A, B は，共通するインターフェイスを持つ
と考えることができる
（メソッドの中身は違っても構わない）
Java 処理系には，クラスがインターフェイスに準
拠するかをチェックする機能がある．
インターフェースは Java, C# 言語などが持つ機能
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インターフェイスの Java プログラム例
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インターフェイス名
中身のないメソッド
クラス定義で，インターフェイス準拠の指定
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クラス Matome がインターフェイス Product に準拠するとき
クラス定義で，インターフェイス準拠の指定
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クラス Bara がインターフェイス Product に準拠するとき
インターフェイスの機能①
メソッドの定義を忘れるなどで、
インターフェイスに適合しないときは、
警告メッセージが出る
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演習
資料：34 ～ 36
【トピックス】
• インターフェイス
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クラス定義
インターフェイス
① Java Tutor のエディタで次のプログラムを入れる
34
続き
クラス定義
② 実行し，結果を確認する
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「Visual Execution」をクリック．そして「Last」をクリック．結果を確認．
「Edit this code」をクリックすると，エディタの画面に戻る
インターフェイスの機能②
コレクションとの組み合わせ
ArrayList<インターフェイス名>
のような使い方が可能
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演習
資料：39 ～ 41
【トピックス】
• インターフェイス
• コレクション
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① Java Tutor のエディタで次のプログラムを入れる
39
続き
② 実行し，結果を確認する
40
「Visual Execution」をクリック．そして「Last」をクリック．結果を確認．
「Edit this code」をクリックすると，エディタの画面に戻る
インターフェイス
• インターフェイスは，あるメソッドが実装済みで
あること保証する仕組み
• コレクションで「ArrayList<インターフェイス名
>」のように書くこともできる
• さまざまなクラスのオブジェクトを、「同じ種類
のオブジェクトである」かのように扱う仕組みの
１つ
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11-3. デザインパターン
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デザインパターンとは
• デザインパターンとは，プログラムで頻出される
とされるパターンのこと
• デザインパターンを知り，活用することが，プロ
グラムを簡単に確実に作成できる手段であると唱
える人も
• デザインパターンの種類は 23 である（GoFの23
パターン）という説も
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デザインパターンの例
「Template Method」というデザインパターンの例．
サブクラスごとにメソッドの中身が違う．スーパーク
ラスでは、メソッドの中身は書かないというパターン
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