Java：インターフェースとは？初心者向けにわかりやすく３分で解説

Javaのインターフェース（interface）とは、クラスがどのような機能を提供するかを定義するための「仕様書」のようなもの。

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インターフェースを使うことで、異なるクラス間で一貫性のある機能を提供することができるようになります。例えば、複数のクラスに共通するメソッドをインターフェースで定義することで、クラスごとに異なる実装を行いながらも、同じメソッドを持つことが保証されます。これにより、コードの再利用性やメンテナンス性が向上し、大規模なプロジェクトでも柔軟で拡張性のある設計が可能になります。

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インターフェースとは？

Javaのインターフェースとは、クラスが実装すべきメソッドの仕様を定義するものです。具体的なメソッドの実装は含まず、メソッドの名前、引数、戻り値の型のみを記述します。

インターフェースの定義：interface

まず、インターフェースを定義するには、interfaceキーワードを使用します。以下は、動物が鳴き声を出す機能を定義したインターフェースの例です。

public interface Animal {
    void makeSound();
}

このインターフェースAnimalは、makeSoundというメソッドを持つことを定義しています。が、しかし、この時点ではメソッドの実装（具体的な動作）は含まれていません。

インターフェースの実装：implement

インターフェースを実装するには、クラスにimplementsキーワードを使用します。以下は、Animalインターフェースを実装したDogクラスの例です。

public class Dog implements Animal {
    public void makeSound() {
        System.out.println("Woof");
    }
}

上記の通り、DogクラスはAnimalインターフェースを実装し、makeSoundメソッドの具体的な動作を定義しています。同様に、他の動物クラスも同じインターフェースを実装することができます。

public class Cat implements Animal {
    public void makeSound() {
        System.out.println("Meow");
    }
}

複数のインターフェースの実装

Javaでは、クラスが複数のインターフェースを実装することも可能です。以下は、動物が鳴き声を出し、かつ移動する機能を持つインターフェースを実装した例です。

public interface Movable {
    void move();
}

public class Dog implements Animal, Movable {
    public void makeSound() {
        System.out.println("Woof");
    }

    public void move() {
        System.out.println("Running");
    }
}

DogクラスはAnimalとMovableの両方のインターフェースを実装することができます。

なぜインターフェースを利用するのか

なぜインターフェースを利用するのか？

その答えの１つはコードの一貫性を保つためです。インターフェースを使用することで、異なるプログラマーが作成したクラスでも、同じメソッドを持つことが保証されます。例えば、動物を扱うプログラムを作成するときに、すべての動物クラスがmakeSound()というメソッドを持つようにすることができます。これにより、どの動物クラスでも一貫して鳴き声を出す機能を提供することが可能になります。

// インターフェースの定義
public interface Animal {
    void makeSound();
}

// インターフェースの実装
// 必ずmakeSound()を実装していることが保証される
public class Dog implements Animal {
    public void makeSound() {
        System.out.println("Woof");
    }
}

public class Cat implements Animal {
    public void makeSound() {
        System.out.println("Meow");
    }
}

もう１つの理由は、柔軟性と拡張性を高めるためです。インターフェースを使用するこで、例えば新しい機能を追加する際にも既存のコードを変更する必要がなくなります。

先ほどと同様、動物の鳴き声を扱うプログラムを考えます。最初にAnimalというインターフェースを定義し、makeSound()というメソッドを持つことを決めます。

public interface Animal {
    void makeSound();
}

次に、DogとCatというクラスを作り、それぞれがAnimalインターフェースを実装します。

public class Dog implements Animal {
    public void makeSound() {
        System.out.println("Woof");
    }
}

public class Cat implements Animal {
    public void makeSound() {
        System.out.println("Meow");
    }
}

ここで、動物園のプログラムで動物の鳴き声を再生する機能を実装します。

public class Zoo {
    public void makeAnimalSound(Animal animal) {
        animal.makeSound();
    }

    public static void main(String[] args) {
        Animal dog = new Dog();
        Animal cat = new Cat();
        Zoo zoo = new Zoo();
        zoo.makeAnimalSound(dog); // Woof
        zoo.makeAnimalSound(cat); // Meow
    }
}

もしここで、新しい動物クラスを追加したい場合、たとえばBirdクラスを追加する場合を考えてみましょう。このとき、Animalインターフェースを実装するだけで、新しいクラスを既存のコードに簡単に組み込むことができます。

public class Bird implements Animal {
    public void makeSound() {
        System.out.println("Tweet");
    }
}

このBirdクラスを追加しても、Zooクラスのコードを変更する必要はありません。既存のmakeAnimalSound()メソッドをそのまま使うことが可能です。

public class Zoo {
    public void makeAnimalSound(Animal animal) {
        animal.makeSound();
    }

    public static void main(String[] args) {
        Animal dog = new Dog();
        Animal cat = new Cat();
        Animal bird = new Bird(); // 新しいBirdクラスを追加
        Zoo zoo = new Zoo();
        zoo.makeAnimalSound(dog); // Woof
        zoo.makeAnimalSound(cat); // Meow
        zoo.makeAnimalSound(bird); // Tweet
    }
}

このように、新しい動物クラスを追加する際に、Zooクラスのコードに全く変更を加える必要がないことがわかります。ZooクラスはAnimalインターフェースを使って動物を扱っているため、新しい動物クラスが追加されても既存の仕組みを壊さずに動作します。これがインターフェースの利用が拡張性を高める一例です。