サブクラスにおけるインスタンス生成の際の宣言名について(「java言語で学ぶデザインパターン入門」の第3章のサンプルプログラムに関する質問)

Question

java言語における以下のプログラムに関する質問です。書籍「java言語で学ぶデザインパターン入門」の第三章Template Methodに関するサンプルプログラムを簡略化したものです。
[質問]
Mainクラス中のStringDisplayクラスのインスタンス生成の際に
StringDisplay d2 = new StringDisplay("Hello, world.");
ではなく
AbstractDisplay d2 = new StringDisplay("Hello, world.");
とサンプルプログラムに記載されています。前者ではなく、後者のように記述するべき理由があるのでしょうか。

[追記]
質問したかった点は、一般にスーパークラス型の変数にサブクラスのインスタンスを代入するメリットは存在するのかということです。(該当書籍にはこのような記述は良いと述べられています。)

よろしくお願いいたします。

abstract class AbstractDisplay { 
    public abstract void open();      
    public abstract void print();     
    public abstract void close();     
    public final void display() {     
        open();                       
        for (int i = 0; i < 5; i++) { 
            print();                  
        }
        close();                      
    }
}

class StringDisplay extends AbstractDisplay {    
    private String string;                       
    private int width;                           
    public StringDisplay(String string) {        
        this.string = string;                    
        this.width = string.getBytes().length;   
    }
    public void open() {                         
        printLine();                             
    }
    public void print() {                        
        System.out.println("|" + string + "|");  
    }
    public void close() {                        
        printLine();                             
    }
    private void printLine() {                   
        System.out.print("+");                   
        for (int i = 0; i < width; i++) {        
            System.out.print("-");               
        }
        System.out.println("+");                 
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        StringDisplay d2 = new StringDisplay("Hello, world."); 
        AbstractDisplay d3 = new StringDisplay("こんにちは。");      
        d2.display();                                            
        d3.display();                                            
    }
}

Comments

[jimbe]

その書籍には Template Method とは何だと書かれているのでしょうか。

[jiro3752]

この書籍には、template methodとはスーパークラスで処理の枠組みを定め、サブクラスでその具体的な内容を定めるようなデザインパターンであると述べられています。

[jimbe]

d2 はそのように動作していると思います。
では、d3 はどのような結果だったでしょうか。

[jiro3752]

d3でも、AbstractDisplayをStringDisplayに置換しても同じように動作します。このように動作することはリスコフの置換原則によって保障されていますが、上記のようにAbstractDisplay型の変数に代入する理由はどのようなものがあるのでしょうか。

[jimbe]

つまり、このコードだけを見れば、(既にどう動作するか理解されている jiro3752 さんに対しては) AbstractDisplay のほうは余分だということでしょう。

Answer 1

前者ではなく、後者のように記述するべき理由があるのでしょうか。

そのように記載した時の動作を読者に示すためでしょう。

---

d1,d2,d3とも、すべて同じAbstractDisplayのサブクラスのインスタンスだから、
継承したdisplayメソッドを呼び出すことができる。
実際の動作は個々のクラスCharDisplayやStringDisplayで定まる。

と書いてありませんか?

---

AbstractDisplayが提供しているメソッド群で処理を組みたてる時には

AbstractDisplay d = new StringDisplay("Hello, world.");

と宣言すればAbstractDisplayが提供するメソッドだけを使っていることが保証されます。
そうすれば、サブクラスをnewする部分だけを置き換えることで、AbstractDisplayを継承する別の実装に**（以降の処理には手を加えずに）切り替えられることが保証できます**。

---

StringDisplay d = new StringDisplay("Hello, world.");

と宣言した時、コードを書いていく最中にStringDisplayの内部実装にあたるメソッドを呼んでしまったら、AbstractDisplayを継承する別の実装に(以降の処理には手を加えずに)切り替えられることが保証できません。
これでは抽象クラスを上位クラスとして定義するメリットを享受していません。

抽象クラスを使う時には抽象クラスをわざわざ宣言するメリットを享受したいです。

Comments

[jiro3752]

この解答は
StringDisplay d2 = new StringDisplay("Hello, world.");
と記述しない理由にはなっていないのではないでしょうか。

[quickquip]

最初の質問だと「書籍でサンプルプログラムをそのように書く理由」でしたから……

[quickquip]

print("ABC") と書くとABCと表示されますと書いてある書籍に
「なんでABCと表示するんですか? そのメリットは?」と聞いているような質問でしたよね……

それは、どういう機能を持っているか、どういう動作をするかを説明するためのコードです、という答えになりますよね

[quickquip]

クラススタイルのオブジェクト指向に慣れてないと
AbstractDisplay d2 = new StringDisplay("Hello, world.");
d2.display();
と書いた時に実際にどのdisplayが動くのかわからないわけです。
その説明のためのコードですよね? という回答をするべき質問だと（元の質問だと）判断したわけです。

[quickquip]

StringDisplay d2 = new StringDisplay("Hello, world.");
と書いたら、クラススタイルのオブジェクト指向言語における多態性の説明にならないんですよ。

[jiro3752]

不明瞭な質問で申し訳ありません。
知りたかった答えを頂くことができました。ありがとうございます。

Answer 2

スーパークラス型の変数にサブクラスのインスタンスを代入するメリット

当初と趣旨が全然変わってしまいますが。

よく、 java のメソッドにオブジェクトを渡す際には、大抵はその宣言された型そのものでは無く(ユーザが選んだり定義したりした)サブクラスのオブジェクトを渡しますね。
それが出来るのがメリット(の1つ)ではないでしょうか。

Comments

[jiro3752]

回答ありがとうございました。