抽象化: 抽象クラスとインターフェイス

Java でソフトウェアを設計する場合、抽象クラス と インターフェース のどちらを選択するかが、柔軟性、保守性、可読性に大きな影響を与える可能性があります。この投稿では、これらの主な違い、いつどちらを使用するべきかを検討し、この概念を習得するのに役立つ実際の例を見ていきます。

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抽象クラスとインターフェイスの主な違い

機能 抽象クラス インターフェース

Feature	Abstract Class	Interface
Purpose	Achieves partial implementation	Achieves complete abstraction
Method Implementations	Can have both abstract and concrete methods	All methods are abstract (except default/static methods in Java 8 )
Multiple Inheritance	A class can extend only one abstract class	A class can implement multiple interfaces
Fields/Variables	Can have instance variables of any type	All variables are implicitly public, static, and final
Constructors	Can have constructors	Cannot have constructors
Inheritance Support	Can implement multiple interfaces	Cannot extend an abstract class
Use Case	Useful for sharing common code and state	Useful for defining a contract across unrelated classes

目的 部分実装を達成 完全な抽象化を達成 メソッドの実装 抽象メソッドと具象メソッドの両方を使用できます すべてのメソッドは抽象メソッドです (Java 8 のデフォルト/静的メソッドを除く) 多重継承 クラスは 1 つの抽象クラス のみを拡張できます クラスは複数のインターフェースを実装できます フィールド/変数 任意の型のインスタンス変数を持つことができます すべての変数は暗黙的に public、static、final です コンストラクター コンストラクターを含めることができます コンストラクターは使用できません 継承サポート 複数のインターフェースを実装可能 抽象クラスを拡張できません 使用例 共通のコードと状態を共有するのに役立ちます 無関係なクラス間で コントラクトを定義するのに役立ちます テーブル>

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抽象クラスとインターフェイスを使用する場合は?

次の場合に 抽象クラス を使用します。

• 関連するクラス間で状態または動作を共有する必要があります。
  
  例: 従業員は、共通の getDetails() メソッドを使用して名前や ID などのフィールドを持つことができ、そのサブクラス Manager と Lead 間で共有されます。
  

  abstract class Employee {
      String name;
      int id;
  
      Employee(String name, int id) {
          this.name = name;
          this.id = id;
      }
  
      // Concrete method shared among subclasses
      public void getDetails() {
          System.out.println(name + " (ID: " + id + ")");
      }
  
      // Abstract method to be implemented by subclasses
      abstract double getSalary();
  }
  
  class Manager extends Employee {
      Manager(String name, int id) {
          super(name, id);
      }
  
      @Override
      double getSalary() {
          return 75000;
      }
  }
  

• サブクラスが使用できるフィールドとコンストラクターを定義したいと考えています。

• サブクラスには部分実装またはユーティリティ メソッドを提供する必要があります。

次の場合に インターフェース を使用します。

• 無関係なクラス全体で共通の動作を定義したいと考えています。
  
  例: Car と Drone は両方とも start() メソッドを共有していますが、無関係なクラスであるため、Operable インターフェイスを実装できます。
  

  interface Operable {
      void start();
      void stop();
  }
  
  class Car implements Operable {
      @Override
      public void start() {
          System.out.println("Car started.");
      }
  
      @Override
      public void stop() {
          System.out.println("Car stopped.");
      }
  }
  
  class Drone implements Operable {
      @Override
      public void start() {
          System.out.println("Drone started.");
      }
  
      @Override
      public void stop() {
          System.out.println("Drone stopped.");
      }
  }
  

• 異なる動作を組み合わせるには、多重継承が必要です。たとえば、クラスは Runnable と Serializable の両方を実装できます。

• 下位互換性を損なうことなく新しい機能を追加するために、デフォルト メソッドを定義したいと考えています。

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インタビューの洞察

面接でよくある質問:

1. インターフェイスにコンストラクターを含めることができないのはなぜですか?
   
   インターフェースは純粋な抽象化を定義するため、コンストラクターは必要ありません。何らかの実装を含む抽象クラスのみが、状態を初期化するためにコンストラクターを必要とします。

2. インターフェイスの代わりに抽象クラスを使用する理由
   
   次の場合に抽象クラスを使用します。

   • 関連するクラス間でコードを共有する必要があります。
   • 状態 (フィールド) とコンストラクターを定義したいと考えています。

3. 抽象クラスはインターフェイスを実装できますか?
   
   はい！抽象クラスは 1 つ以上のインターフェイスを実装できます。インターフェイス メソッドのデフォルト実装を提供することもできます。

4. 同じクラス内で抽象クラスとインターフェイスの両方を使用できますか?
   
   はい、クラスは抽象クラスを拡張し、複数のインターフェイスを実装できます。これにより、柔軟な設計パターンと多重継承が可能になります。

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概要

• 抽象クラスは、部分的な実装と関連クラス全体で状態を共有する必要がある場合に最適です。これらにより、共通のフィールド、コンストラクター、およびユーティリティ メソッドが可能になります。
• インターフェースは、完全な抽象化、多重継承、無関係なクラスの共通動作の定義に最適です。これにより、下位互換性を維持しながら、デフォルトのメソッドを使用してコードベースを進化させることができます。

違いを理解し、それぞれをいつ使用するかを理解することで、スケーラブルで保守可能なソフトウェア システムを設計する準備が整います。

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