Javaの文法（６）　オーバーロード、オーバーライド

概念

オブジェクト指向において、オブジェクト（クラス）の重要な概念として、継承（インヘリタンス）と多様化（ポリモーフィズム）があります。

継承スーパークラス／サブクラス

自動車には乗用車、トラックなどの種類がありますが、どの種類でも、名称、メーカー、排気量など共通する属性があります。また、乗用車には、乗車定員やチャイルドシート数、トラックでは荷台面積や最大積載容量など独自の属性があります。

このような全体－部分の関係があるとき、自動車全般の共通する事項を定義するクラスをスーパークラスといい、乗用車やトラックなど、部分を対象とし、独自の事項を定義するクラスをサブクラスといいます。
そして、サブクラスがスーパークラスの定義を引き継ぐことを継承（インヘリタンス）といいます。

多様化

例えば、整数配列の合計を求めるメソッドを sumInt(整数配列)、実数配列の合計を求めるメソッドを sumFloat(実数配列) などと個別のメソッドにするのではなく、どのような型であっても一つのメソッド sum(配列) とできれば便利です。
また、ファールとは、野球であればストライクが１つ増えることであり、サッカーであれば相手側のボールになる（厳密ではない）ことだとすれば、同じメソッドでも機能が異なります。
このように同じメソッド名でも、（呼び出し側での）状況により、異なる処理をする仕組みを多様化（ポリモーフィズム）といいます。

オーバーライド、オーバーロード

継承・多様化の機能を Java で記述するには、オーバーライド、オーバーロードがあります。
大雑把には、オーバーライド = 継承、オーバーロード = 多様化ですが厳密ではありません。異なる機能に使われることもあります。

オーバーライド：親クラスにあるメソッドを子クラスで再定義することによって、子クラス上で親クラスのメソッドを上書きすること
　　一般に、スーパーメソッドは引数なし、サブメソッドは引数ありで、引数の個数と型指定によりブクラスが一意に定まります。
　　（同じ引数個数、型指定で異なるサブクラスを設定することはできません。）

オーバーロード：引数の数とか型とかが違う、同じ名前の関数を複数個、用意すること

継承

変数の継承

「学生」をスーパークラス、「学生」のうちの「留学生」をサブクラスとします。
Javaでは、スーパークラスで定義されたことをサブクラスで再度定義することをオーバーライドといいます。留学生クラスは学生クラスをオーバーライドです。
サブクラス次のように記述します。
　　class サブクラス名 extends スーパークラス名

class 学生クラス {                          // スーパークラス
  String 氏名 = "阿部";                        // スーパークラスの構造体とその値
  String 学部 = "文学部";
  int 年齢 = 20;
};
                                       // これがオーバーライド
class 留学生クラス extends 学生クラス {    // サブクラス （extends でスーパークラスを指定）
  String 国籍 = "米国";                        // 新規の要素
  String 氏名 = "Smith";                       // スーパークラスの変更
};                                             // ここで指定しないものはスーパークラスで指定した値を継承

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    学生クラス 学生 = new 学生クラス();        // スーパークラスの構造体
    System.out.println("学生："                             // 学生：阿部, 文学部. 20
      + 学生.氏名 + ", " + 学生.学部 + ". " + 学生.年齢);
    留学生クラス 留学生 = new 留学生クラス();  // サブクラスの構造体
    System.out.println("留学生："                           // 留学生：Smith, 文学部. 20, 米国
      + 留学生.氏名 + ", " + 留学生.学部 + ". " + 留学生.年齢 + ", " + 留学生.国籍);
  }
}

処理の継承

ここでは、ある倉庫の在庫管理のうち、在庫減に関する部分を例にします。
倉庫から商品が出ることを「出荷」、そのうち、客先に出荷することを「売上」、社内の別倉庫に転送することを「転送」ということにします。
出荷はスーパークラス、売上と転送はサブクラスの関係があります。

mainメソッドから出荷量が受け渡されたとき、
　　出荷で共通メソッドである「在庫量 = 在庫量 - 出荷量」と「出荷量 > 在庫量　でのエラー処理」をします。
　　売上では「売上量 = 出荷量」の処理をするだけでよいし、転送では「何もしない」でよいことになります。
の処理になります。

class 出荷 {
  int 在庫量 = 10;
  int 売上量 = 0;
  int 出荷量 = 0;
  public 出荷(int 出荷量) {
    this.出荷量 = 出荷量;
    在庫量 = 在庫量 - 出荷量;
    if (在庫量 < 0) {
      System.out.println("エラー！　出荷量 > 在庫量");
      System.exit(0);
    }
  }
}
class 売上 extends 出荷 {
  public 売上(int 出荷量) {
    super(出荷量);           // 出荷量に関するスーパークラスの処理を継承
    this.出荷量 = 出荷量;
    売上量 = 出荷量;
  }
}
class 転送 extends 出荷 {
	public 転送(int 出荷量) {
	    super(出荷量);
	    this.出荷量 = 出荷量;
	}
}
public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    売上 売上結果 = new 売上(3);
    System.out.println("売上：出荷量=" + 売上結果.出荷量    // 売上：出荷量=3, 在庫量=7, 売上量=3
       + ", 在庫量=" + 売上結果.在庫量 + ", 売上量=" + 売上結果.売上量); 
    転送 転送結果 = new 転送(4);
    System.out.println("転送：出荷量=" + 転送結果.出荷量    // 転送：出荷量=4, 在庫量=6, 売上量=0
       + ", 在庫量=" + 転送結果.在庫量 + ", 売上量=" + 転送結果.売上量);
  }
}

多様化

多様化（型指定による）

整数での合計、実数での合計を、引数の型指定により同じメソッド名で使えるようにします。

class 合計クラス {
    public int 合計(int a, int b) {
        return a + b;
    }
    public double 合計(double a, double b) {   // 上と同じメソッド名　オーバーロード
        return a + b;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        合計クラス 結果 = new 合計クラス();
        System.out.println("整数：" + 結果.合計( 1, 2));      // 3
        System.out.println("実数：" + 結果.合計( 1.3, 2.5));  // 3.8
    }
}

多様化　（引数個数）

class 学生クラス {
  String 氏名;
  int 年齢;

  public 学生クラス() {                      // パラメタなし。氏名・年齢は省略値
    this.氏名 = "阿部";      // this とは「ここでの」のような意味。阿部に固定
    this.年齢 = 20;
  };

  public 学生クラス(String 氏名, int 年齢) {  // 同じコンストラクタ名。パラメタあり。氏名・年齢は Mainで与える
    this.氏名 = 氏名;        // this は引数、すなわち Main で与えた値にすることを示す。
    this.年齢 = 年齢;
  };
}
public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    学生クラス 学生１ = new 学生クラス();
    System.out.println(学生１.氏名 + ", " + 学生１.年齢); // 阿部, 20
    学生クラス 学生２ = new 学生クラス("井上", 21);
    System.out.println(学生２.氏名 + ", " + 学生２.年齢); // 井上, 21
  }
}

多様化　（抽象クラスとオーバーライド）

整数での四則演算（ここでは加算と乗算だけ）を例にします。
　　　加算.計算(4, 2); 　　　乗算.計算(4, 2)); のように「計算」メソッドを多様化しています。

// 抽象クラス
abstract class 四則演算 {
    public int 計算(int x, int y) {
        return 演算(x, y);
    }
    abstract protected int 演算(int x, int y);
}

// 加算クラス（サブクラス）
class 加算 extends 四則演算 {
    @Override
    protected int 演算(int x, int y) { return (x+y); }
}

// 乗算クラス（サブクラス）」
class 乗算 extends 四則演算 {
    @Override
    protected int 演算(int x, int y) { return (x*y); }
} 

// プログラムの実行]
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 加算クラスの実行
        四則演算 加算 = new 加算();
        int 結果 = 加算.計算(4, 2);
        System.out.println(結果);
        
        // 乗算クラスの実行
        四則演算 乗算 = new 乗算();
        System.out.println(乗算.計算(4, 2));
    }
}

抽象クラス（abstract）とはスーパークラスであり、サブクラス記述の構成を記述するものです。
ここでは、「整数 x, y を引数として受け取り、x, y の演算をしてその結果を戻す」ことを示しています。
その「演算」は抽象的なものであり、加算か乗算かはサブクラスで記述することになります。
サブクラスでは、protected　演算（int x, int y) { 演算の内容 } の形式になります。
いいかえれば、抽象クラスが、すべてのサブクラスはこの形式にせよと指定していることになります。
（protected は「同一パッケージまたはサブクラスから参照可能」のアクセス修飾子です。）
@Override の @ はアノテーションと呼ばれるもので、コメントの一つです。
@Override は、システムに対するコメントでもあり、これを記述することで、もしスーパークラスに同名のメソッドがなければコンパイラがエラーメッセージを出します。
記述しなくてもよいのですが、paiza.io ではエラーになります。

Javaの文法（６） オーバーロード、オーバーライド

概念

継承 スーパークラス／サブクラス

多様化