コードの一部が何をしているかわかりません。

Question

FooService service = (FooService) obj;

参考書に描いてあるinstanceof演算子の勉強中にこの処理は何をしているのだろうと思い質問しました。
上記のコードの横の説明にはobjはFooServiceであるため、キャストが可能と書いてありました。

あと、 Object obj = new FooService("hello");
の部分で Objectクラスのことを調べたのですが、イマイチ理解できなかったのでその説明もあるとありがたいです。

理解できないコード

FooService service = (FooService) obj;

該当のソースコード

public class FooService extends AbstractBaseService {
	
	public FooService(String name) {
		super(name);
	}
	
	@Override
	public String say() {
		return "Hello";
	}

}

public interface BaseService {
	
	public String say();

}

public abstract class AbstractBaseService implements BaseService {
	
	protected String name;
	
	public AbstractBaseService(String name) {
		this.name = name; 
	}

}

public class Tryout {
	public static void main(String...args) {
		
		Object obj = new FooService("hello");
		
		System.out.println(obj instanceof FooService);
		System.out.println(obj instanceof AbstractBaseService);
		System.out.println(obj instanceof BaseService);
		System.out.println(obj instanceof Integer);
		System.out.println(obj instanceof FooService);
		
		if(obj instanceof FooService) {
			FooService service = (FooService) obj;// ここがわかりません。
			System.out.println(service.say());
		}
	}

}

Answer 1

あらゆる参照型はObjectクラスを継承します。そのため、あらゆる参照型オブジェクトは、Object型オブジェクトとして扱えます。

…と、こう言ってもわけがわからないだろうと思いますので、身近な例えで説明します。

身の回りには様々なモノがあります。パソコン、スマホなどといった電化製品、本、手帳などの紙製品、犬、猫などの動物。
用途や特徴は様々ありますが、「物体」という意味合いにおいての「モノ」であるという点で、すべて同列に扱えます(倫理的な問題はさておいて)。
なので、「何かモノ持ってきて」とでも言われた場合、上記に挙げたものをなんでも持っていけるのです。これが、「あらゆる参照型オブジェクトは、Object型オブジェクトとして扱える」ということの意味です。これに限らず、あるオブジェクトをそれより大きな括りの型として扱う場合は、断りなく入れることができます(パソコンを電化製品として扱うぶんには何も問題ない)。これをアップキャストと呼んだりします。

さて、モノとして扱いを統一しましたが、場合によってはモノとして扱ったオブジェクトを、例えばパソコンとして扱いたいと言うような場面が出てくるかもしれません。モノとして扱う以上、それが電化製品ではない可能性もあるため、例えば「電源を入れる」という操作ができる保証がないのです。
しかし、あらゆるオブジェクトがモノとして扱える以上、モノとして扱っているそのオブジェクトがパソコンとして扱えるかは不確定です。
そのため、どうしても扱いたい場合には断りを入れてくださいとJavaは要求しているのです。その断りこそ、objの前に付いている(FooService)なのです。このように、オブジェクトをより小さな括りとして扱う場合に行うのがダウンキャストと呼ばれる操作です。

Comments

[former_neet_cat]

わかりやすく教えていただき本当にありがとうございます。

・・・
正直最初は全く理解できませんでした。
アップキャストとダウンキャストを理解するのに、ほぼ最初から参考書やサイト、他の質問の返答をもう一度見直した上で読むと本当にわかりやすかったです。

[ngsvx]

ちょっと横から失礼します。
今回の件とは、関係のない話ですが。

＞ほぼ最初から参考書やサイト、他の質問の返答をもう一度見直した上で読むと本当にわかりやすかったです。
参考書のようなものは、「理解できる相性」のようなものがあるので、私はいつも、書籍を2〜3冊買って学習することをお勧めしています。1冊だけではわからなかったことが別の本を読んだらわかるということは、しばしばあることですので。

[former_neet_cat]

参考書のようなものをもう一冊買ってみますね。

Answer 2

objはObject型であるため、say()というメソッドは存在しません。

say()というメソッド実行するために、このメソッドを持つFooService型に直しています。

この例文は、機能の確認のためのものなので、必要性が理解出来ないかもしれません。

もう少し学習を進めてみて、まだわからないようなら、再度質問してみるのがいいかと思います。

Comments

[former_neet_cat]

返答ありがとうございます。
確かに、今はあまり必要性を感じませんね。
そのうち必要になるだろうという時はいつになるでしょうか？

[ngsvx]

＞そのうち必要になるだろうという時はいつになるでしょうか？

うーん、いつと言われても、「必要になった時」としか。。。

キャストについては、

・オブジェクト指向型言語（当然javaも含む）では必須の多態性というもので必須技術のため、少なくてもアップキャストに関しては、そのうち嫌でも経験する

・その時になれば、色々なことに慣れて理解が速いと推測

・ダウンキャストに関しては、
「いいサンプルがパッと浮かばなかった」
　→　「ということはそれほど重要ではない」
　→　「ということは先送りしても問題ない」
　→　「将来、どうしても使わないければならない状況になったときでも、ダウンキャストだけしらないのはあり得ないし、その頃には詳細を自分で調べることができるようになっているはず」

・使わない技術は、どうせ詳細は覚えていられないし、何となく頭の片隅にさえあれば、先送りしても問題ない

という考えがありました。

といった感じです。

[former_neet_cat]

なるほど、返答ありがとうございます。

Answer 3

何をしているのか

型キャストには、アップキャストとダウンキャストがあります。
継承関係はA is-a Bという関係で、この場合ObjectがBに当たります。

• アップキャスト: AからBへのキャスト

Object obj = new FooService("hello");

• ダウンキャスト: BからAへのキャスト

FooService service = (FooService) obj;

アップキャストは暗黙に行えるのですが、対してダウンキャストは型を明示しないといけません。
Qiita - なぜアップキャストは安全で、ダウンキャストは危険なのか

なぜダウンキャストが必要か

この部分がミソです。

System.out.println(service.say());

sayはFooServiceのメソッドであって、Objectのメソッドではないからです。
キャストしなかったときにどのようなコンパイルエラーが生じるのか観察してみると良いでしょう。

Comments

[former_neet_cat]

サイトの紹介ありがとうございます。
最初見た時は全く理解できませんでしたが、参考書を一から見直し、理解が曖昧だったインスタンス、オブジェクト、メソッドなどを学習仕直し、アップキャスト、ダウンキャストをさらに調べた上で、回答と当サイトを見ると、なんとか理解できました。
ダウンキャストは危険だということもなんとなく感じました。
詳しくは（コードなど）載ってなかったですが、もし載ってるものがあれば紹介お願いします。
自分には早すぎるかもですが・・・

[former_neet_cat]

いつも、的確な指摘と指導ありがどうございます！！
本当に感謝してます。
（後、返信遅れてすいません。）

[LouiS0616]

> 詳しくは（コードなど）載ってなかったですが、もし載ってるものがあれば紹介お願いします。

何についての詳しい説明でしょうか？

---
ダウンキャストは、そもそもあんまり使わないですね。
Object型にアップキャストするのも随分大胆ですし、一度アップキャストしたものをダウンキャストしなければならないのは設計ミスに近いです。

ngsvxさんがちょっと触れているように、あくまで動作の確認のためのサンプルコードであって、実際に使うかどうかは別なのです。

[former_neet_cat]

なるほど、あまり使わないのですね。
返信ありがとうございます。
詳しくっていうのは、
”ダウンキャストは覗いてはいけないメモリ空間を覗けるので危険がある”
ってのをコード付きで説明してくれているって意味です。

[LouiS0616]

例えば次のようなコードもコンパイルが通ってしまいます。
---
Object obj = new String("hoge");
((FooService))obj.say(); // objはFooService「かもしれない」からコンパイルは通る

実行時に例外ClassCastExceptionで落ちますが、本来ならコンパイル時に気付けるはずの型の不整合に実行時まで気付けないのは大きなデメリットであり、開発を阻害するリスクです。
実際にこの例外を潜り抜けてメモリを覗く方法があるかどうかはちょっとわかりません。

[former_neet_cat]

なるほど、返信ありがとうございます！
よく返信していただき本当に毎回助かります。
自分もいつか回答できるレベルまで到達できるように頑張ります。