Javaでクラスのインスタンスを生成する時に型を一致させない場合の挙動について

Question

Javaでクラスのインスタンスを生成するときに継承元と型を一致させなくてもエラーにならないんでしょうか

以下のようなコードを実行したときに、問題なく動作するのと、
A x = new B();
というBのクラスのインスタンスをAのクラスの型として生成しているのにx.f1とy.f1で同じ値になるのが不思議です。
質問としては以下になります。
・クラスもキャストみたいに型を変えて宣言できるのはなぜでしょうか
（仕様だと言われてしまえばそこまでですが、なぜこのようなことがエラーにならないのか、どういったところで役に立つのか等）
・クラスBのインスタンスをAの型で宣言しているのにx.f1は子クラスのメソッドになっているのはおかしいと思うのですがいかがでしょうか。
詳しい方教えていただけますと幸いです。よろしくお願いいたします。

import java.util.*;

public class Main {    
    
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // Your code here!
        
        A x = new B();
        B y = new B();
        System.out.println(x.f1);
        System.out.println(x.m1());
        System.out.println(y.f1);
        System.out.println(y.m1());
    }
}

class A {
    int f1 = 3;

    int m1() {
        return f1 + 4;
    }
}

class B extends A {
    int m1() {
        return f1 + 5;
    }
}

出力結果

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3
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8

Answer 1

・クラスもキャストみたいに型を変えて宣言できるのはなぜでしょうか

BはAを継承しているので（is-a関係）、BをAとして扱っても問題ありません。もちろん、String hoge = new B();のような無関係な型で行うことはできませんし、逆にB b = new A();もできません。

・クラスBのインスタンスをAの型で宣言しているのにx.f1は子クラスのメソッドになっているのはおかしいと思うのですがいかがでしょうか。

ポリモーフィズムといって、「基底クラスで作った構造を、派生クラスから上書きできる」ように、このような仕組みとなっています。基底クラスで中身を実装する必要がないなら、abstractメソッドとして実装は派生クラスに任せる、ということも可能です。

Comments

[asapan]

概念の説明までしていただきありがとうございます。理解できました。

Answer 2

クラスもキャストみたいに型を変えて宣言できるのはなぜでしょうか

BというクラスはAというクラスを継承しています。
つまりBはAの機能をすべて持っています。

Aとして変数を宣言するためには少なくともAの機能を持っている必要があります。
上で書いた通りBはAの機能をすべて持っているので、Aとして宣言することが可能です。

ただし、

B x = new A();

は逆なのでできません。

クラスBのインスタンスをAの型で宣言しているのにx.f1は子クラスのメソッドになっているのはおかしいと思うのですがいかがでしょうか。

型がAなだけで中身はBですので、Bのメソッドを使用することが出来ます。

Comments

[asapan]

型が変わればメソッドも上書きされると思っていたのですが違うという事が分かりました。回答ありがとうございます。助かりました。

Answer 3

お絵かきソフトを作成するとします。

Shape s1 = new Rectangle(x1, y1, x2, y2);
Shape s2 = new Circle(x1, y1, r);

s1.move(10, 10);
s2.move(10, 10);

図形の操作などの本体部分をShapeクラスを使って記述しておけば、新しい図形を追加しても本体部分のコードを変更する必要はありません。

class Pentagon extends Shape {
  void move(int dx, int dy) {
    (省略)
  }

これがオブジェクト指向の醍醐味です。