Java入門 #22 - ポリモーフィズム（多態性）

このシリーズについて

「Java入門」は1本1テーマで進むシリーズです。本記事は第22回として、ポリモーフィズム（多態性） を扱います。

前提条件: Java入門 #21 - 継承（extends） を読んでいること。クラス・メソッド・継承の基礎知識が必要です。

ポリモーフィズムとは

ポリモーフィズム（polymorphism = 多態性）は、同じ型で扱いながら、実際の動作は中身のクラスによって変わる 仕組みです。

例えば Animal 型の変数に Dog / Cat / Bird のインスタンスを代入でき、makeSound() を呼ぶと、実際に実行されるのは各クラスの実装になります。

// Animal.java（親クラス）
public class Animal {
 public void makeSound() {
 System.out.println("何か鳴く");
 }
}

// Dog.java（子クラス）
public class Dog extends Animal {
 @Override
 public void makeSound() {
 System.out.println("ワン！");
 }
}

// Cat.java（子クラス）
public class Cat extends Animal {
 @Override
 public void makeSound() {
 System.out.println("ニャー");
 }
}

// Bird.java（子クラス）
public class Bird extends Animal {
 @Override
 public void makeSound() {
 System.out.println("チュン");
 }
}

// Main.java（Java 21）
public class Main {
 public static void main(String[] args) {
 Animal[] animals = {
 new Dog(),
 new Cat(),
 new Bird()
 };

 for (Animal a : animals) {
 a.makeSound(); // 実際の型に応じたメソッドが呼ばれる
 }
 }
}

実行結果:

ワン！
ニャー
チュン

配列の型は Animal[] ですが、中身は Dog / Cat / Bird です。makeSound() を呼ぶと、実際の型（動的型）のメソッド が実行されます。

静的型と動的型

ポリモーフィズムを理解するには、静的型（コンパイル時に決まる型）と動的型（実行時の実際の型）の違いを押さえましょう。

Animal a = new Dog();
// 静的型: Animal
// 動的型: Dog

メソッド呼び出しで実際に実行されるのは 動的型 のメソッドです。これを 動的バインディング（dynamic binding）と呼びます。

ポリモーフィズムの利点

なぜ親型でまとめて扱うのでしょうか？主に次の利点があります。

1. 配列・コレクションで一括管理できる Animal[] や List<Animal> に異なる種類の動物を入れて回す

2. 共通の処理を書ける 「全員 makeSound() を呼ぶ」というループを、個別の型を気にせず書ける

3. 後から新しい子クラスを追加しやすい Fish クラスを追加しても、既存の Animal[] に入れるだけで動く

instanceof による型チェック

親型で受け取った変数が、実際にどのクラスのインスタンスかを調べたいときは instanceof 演算子を使います。

Animal a = new Dog();

if (a instanceof Dog) {
 System.out.println("これは Dog です");
}

Java 16+ のパターンマッチング

Java 16 以降では、instanceof で型チェックと同時に キャスト変数を自動で作る ことができます（パターンマッチング）。

// 従来の書き方（Java 15 以前）
if (a instanceof Dog) {
 Dog dog = (Dog) a; // 手動キャスト
 dog.wagTail(); // Dog 独自のメソッド
}

// Java 16+ のパターンマッチング
if (a instanceof Dog dog) {
 dog.wagTail(); // 自動的に Dog 型の変数 dog が使える
}

実践例: List で異なる型をまとめる

配列だけでなく、List<Animal> のようなコレクションでもポリモーフィズムが使えます。

import java.util.List;

public class Main {
 public static void main(String[] args) {
 // Java 21 では List.of() で不変リストを作れる
 List<Animal> zoo = List.of(
 new Dog(),
 new Cat(),
 new Bird(),
 new Dog()
 );

 for (Animal animal : zoo) {
 animal.makeSound();

 // Bird だけ特別な処理
 if (animal instanceof Bird bird) {
 System.out.println(" → 飛べます");
 }
 }
 }
}

実行結果:

ワン！
ニャー
チュン
 → 飛べます
ワン！

ここまでの整理

次のステップ

Java入門 #23 - インターフェース で、クラス階層とは別に「契約」を定義する仕組みを学びます。

まとめ

この記事では、手順を追って動かしながら重要な確認ポイントを押さえることが大切です。まずは学習用の最小構成で動作確認し、本番利用する前にセキュリティ、権限、エラー処理、運用手順を見直してください。

参考リソース

• Pattern Matching for instanceof（Oracle） — Java 16+ のパターンマッチング公式ガイド
• Polymorphism（Oracle Java Tutorial） — ポリモーフィズムの基礎
• Java SE 21 ドキュメント

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