マンガで分かる Java入門講座

第9章クラスとオブジェクト2
9-5. 継承4 オブジェクトのキャスト

オブジェクトを、継承関係のあるオブジェクトの代わりに使う「キャスト」について説明します。

● あるクラスから別のクラスへのオブジェクトのキャストは不可能

　Javaでは、あるクラスのオブジェクトから別のクラスのオブジェクトへは、原則としてキャストを行うことはできません。

　それは、あるクラスと別のクラスのフィールドやメソッドが一致していないからです。そのため、そのまま同じクラスとして扱うことができないからです。

図）あるクラスから別のクラスへのオブジェクトのキャストは不可能

┏ClassA━━┓　　　　　　　　　　　　　┏ClassB━━┓
┃　　　　　┃　　　　　　　　　　　　　┃　　　　　┃
┃　　　　　┃public　　　　　　　　　　┃　　　　　┃public
┃　　　　　┠─○a 　　←──────　┃　　　　　┠─○v
┃　　　　　┠─○b 　　a b c() d()と 　┃　　　　　┠─○w
┃　　　　　┠─○c() 　v w x() y()は 　┃　　　　　┠─○x()
┃　　　　　┠─○d() 　一致しない　　　┃　　　　　┠─○y()
┗━━━━━┛　　　　　　　　　　　　　┗━━━━━┛

● サブクラスからスーパークラスへのオブジェクトのキャストは可能

　あるクラスから別のクラスへのオブジェクトのキャストは不可能と書きましたが、例外があります。サブクラスとスーパークラスの間のキャストは可能です。

　ここではまずは、サブクラスからスーパークラスへのオブジェクトのキャストを扱います。これは問題なく行えます。

　なぜならば、サブクラスの中に、スーパークラスのフィールドとメソッドが全て含まれているからです。

図）サブクラスからスーパークラスへのオブジェクトのキャストは可能

　　　　　　　　　　　　　　　　　　┏SubClass━━━━┓
┏SuperClass━┓　　　　　　　　　　┃┏SuperClass━┓┃
┃　　　　　　┃public　　←───　┃┃　　　　　　┃┃public
┃　　　　　　┠─○a 　　aとb()が　┃┃　　　　　　┠──○a
┃　　　　　　┠─○b() 　あるので　┃┃　　　　　　┠──○b()
┗━━━━━━┛　　　　　同じと　　┃┗━━━━━━┛┃
　　　　　　　　　　　　　みなせる　┃　　　　　　　　┃public
　　　　　　　　　　　　　　　　　　┃　　　　　　　　┠─○x
　　　　　　　　　　　　　　　　　　┃　　　　　　　　┠─○y()
　　　　　　　　　　　　　　　　　　┗━━━━━━━━┛

● サブクラスからスーパークラスにキャストした際に参照されるフィールドやメソッド

　サブクラスからスーパークラスにキャストしたオブジェクトは、フィールドはスーパークラスのものが使われます。

　また、メソッドは、オーバーライドされていればサブクラスのものが、されていなければ通常通りにスーパークラスのものが使われます。

図）SuperClassにキャストした場合

┏SubClass━━━━━━━━┓
┃┏SuperClass━┓　　　　┃
┃┃　　　　　　┃public　┃
┃┃　　　　　　┠─★a 　┠─○a
┃┃　　　　　　┠─○b() ┠─★@Override b()
┃┃　　　　　　┠─★c() ┃
┃┗━━━━━━┛　　　　┃
┗━━━━━━━━━━━━┛

ソースコード）スーパークラス

package sample;

public class SuperClass {
    public int no = 1;

    public int getNo() {
        return no;
    }
}

ソースコード）サブクラス

package sample;

public class SubClass extends SuperClass {
    public int no = 9;

    @Override
    public int getNo() {
        return no * 2;
    }
}

ソースコード）キャストして使用

SubClass subClass = new SubClass();
System.out.println(subClass.no);       // 「9」と出力
System.out.println(subClass.getNo());  // 「18」と出力

SuperClass superClass = subClass;
System.out.println(superClass.no);       // 「1」と出力
System.out.println(superClass.getNo());  // 「18」と出力

● スーパークラスからサブクラスへのオブジェクトのキャスト

　スーパークラスからサブクラスへのオブジェクトのキャストは、実行時エラーになる場合と、そうでない場合があります。

　まず、エラーになる場合です。以下の例では、スーパークラスには、サブクラスで拡張されたフィールドやメソッドが含まれていません。そのため、そのまま使うことができず、エラーが発生します。

ソースコード）エラーになる場合

// 実行時にエラーになる  java.lang.ClassCastException
SuperClass superClass = new SuperClass();
SubClass subClass = (SubClass)superClass;

図）エラーになる場合

┏SubClass━━━━┓
┃┏SuperClass━┓┃　　　　　　　　　　　┏SuperClass━┓
┃┃　　　　　　┃┃public　　←────　┃　　　　　　┃public
┃┃　　　　　　┠──○a 　　xとy()が　　┃　　　　　　┠─○a
┃┃　　　　　　┠──○b() 　ないので　　┃　　　　　　┠─○b()
┃┗━━━━━━┛┃　　　　　同じと　　　┗━━━━━━┛
┃　　　　　　　　┃public　　みなせない
┃　　　　　　　　┠─○x
┃　　　　　　　　┠─○y()
┗━━━━━━━━┛

　次にエラーにならない場合です。以下の例では、参照先のインスタンスがサブクラスのものなので、エラーは発生しません。

　ここで重要なのは、キャストしても変数の中身の情報が失われるわけではないということです。

ソースコード）エラーにならない場合

// 実行時にエラーにならない
SubClass   subClass1  = new SubClass()
SuperClass superClass = (SuperClass)subClass1;
SubClass   subClass2  = (SubClass)superClass;

図）エラーにならない場合

┏Sub ━━━┓　　　　 　┏Sub ‥‥‥┓　　　　 　┏Sub ━━━┓
┃┏Super ┓┃　　　　 　：┏Super ┓：　　　　 　┃┏Super ┓┃
┃┃　　　┃┃public　 ←：┃　　　┃：public　 ←┃┃　　　┃┃public
┃┃　　　┠──○a 　 　：┃　　　┠──○a 　 　┃┃　　　┠──○a
┃┃　　　┠──○b()  　：┃　　　┠──○b()  　┃┃　　　┠──○b()
┃┗━━━┛┃　　　　 　：┗━━━┛：　　　　 　┃┗━━━┛┃
┃　　　　　┃public　 　：　　　　　：public　 　┃　　　　　┃public
┃　　　　　┠─○x 　 　：　　　　　：─○x 　 　┃　　　　　┠─○x
┃　　　　　┠─○y()  　：　　　　　：─○y()  　┃　　　　　┠─○y()
┗━━━━━┛　　　　 　┗‥‥‥‥‥┛　　　　 　┗━━━━━┛

● メソッドの引数でサブクラスを使う

　メソッドの引数でクラスが指定されている場合は、そのサブクラスも全て利用することができます。

　これは、サブクラスはスーパークラスの代わりに利用できるからです。

ソースコード）メソッド

public void method(SuperClass sc) {
}

ソースコード）メソッドの引数でサブクラスを使う

SuperClass superClass = new SuperClass();
SubClass subClass = new SubClass();

method(superClass);  // 問題なし
method(subClass);    // 問題なし

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お問い合わせ先

1-1
先生）
今回はオブジェクトの
キャストの話をするぞ

1-2
遊）
キャスト？
聞いたことがあるわね

遠い記憶の彼方に
その言葉があるわ

1-3
守）
基本型の変数で
違う型に値を変換するのが
キャストだと習いました

1-4
long no1 = 1000;
int no2 = (int)no1;

────────────────────
2

2-1
先生）
正解だ

2-2
先生）
実はオブジェクトも
キャストができるんだ

2-3
守）
オブジェクトを
違う型に変換
できるんですか？

2-4
先生）
ああ だが簡単には
いかないんだ

普通にオブジェクトを
他のクラスのオブジェクトに
キャストしようとしたら
エラーになる

────────────────────
3

3-1
┏ClassA━━┓　　　　　　　　　　　　　┏ClassB━━┓
┃　　　　　┃　　　　　　　　　　　　　┃　　　　　┃
┃　　　　　┃public　　　　　　　　　　┃　　　　　┃public
┃　　　　　┠─○a 　　←──────　┃　　　　　┠─○v
┃　　　　　┠─○b 　　a b c() d()と 　┃　　　　　┠─○w
┃　　　　　┠─○c() 　v w x() y()は 　┃　　　　　┠─○x()
┃　　　　　┠─○d() 　一致しない　　　┃　　　　　┠─○y()
┗━━━━━┛　　　　　　　　　　　　　┗━━━━━┛

3-2
先生）
こんな感じで
フィールドもメソッドも
一致していない

そもそも
別物だからな

3-3
遊）
そりゃあ
そうよね

3-4
先生）
ただし例外がある
それはサブクラスと
スーパークラス間の
キャストだ

これは可能だ

────────────────────
4

4-1
遊）
何で可能なの？

4-2
先生）
まずはサブクラスから
スーパークラスへの
キャストを考えてみよう

4-3
先生）
サブクラスの中には
スーパークラスの値や機能が
丸ごと入っている

だからスーパークラス
として扱っても
何の問題もない

4-4
　　　　　　　　　　　　　　　　　　┏SubClass━━━━┓
┏SuperClass━┓　　　　　　　　　　┃┏SuperClass━┓┃
┃　　　　　　┃public　　←───　┃┃　　　　　　┃┃public
┃　　　　　　┠─○a 　　aとb()が　┃┃　　　　　　┠──○a
┃　　　　　　┠─○b() 　あるので　┃┃　　　　　　┠──○b()
┗━━━━━━┛　　　　　同じと　　┃┗━━━━━━┛┃
　　　　　　　　　　　　　みなせる　┃　　　　　　　　┃public
　　　　　　　　　　　　　　　　　　┃　　　　　　　　┠─○x
　　　　　　　　　　　　　　　　　　┃　　　　　　　　┠─○y()
　　　　　　　　　　　　　　　　　　┗━━━━━━━━┛

────────────────────
5

5-1
だから
サブクラスから
スーパークラスは
そのまま代入できる

5-2
SubClass subClass = new SubClass();
SuperClass superClass = subClass;

5-3
先生）
この場合は
(SuperClass)subClassと
書かなくても自動で
キャストされるんだ

5-4
遊）
なるほど
同じメソッドとフィールドが
あるんだものね

そりゃあ同じものとして
扱えるわよね

────────────────────
6

6-1
先生）
そういう
ことだ

6-2
先生）
また この際
注意が必要なのは
キャスト後に参照される
フィールドやメソッドだ

6-3
遊）
どういうこと？

6-4
先生）
フィールドは
スーパークラスの
ものが使われる

メソッドは
オーバーライドされていれば
サブクラスのものが使われる

────────────────────
7

7-1
SuperClassにキャストした場合

┏SubClass━━━━━━━━┓
┃┏SuperClass━┓　　　　┃
┃┃　　　　　　┃public　┃
┃┃　　　　　　┠─★a 　┠─○a
┃┃　　　　　　┠─○b() ┠─★@Override b()
┃┗━━━━━━┛　　　　┃
┗━━━━━━━━━━━━┛

7-2
先生）
コードで
示してみよう

7-3
スーパークラス

package sample;

public class SuperClass {
    public int no = 1;

public int getNo() {
        return no;
    }
}

7-4
サブクラス

package sample;

public class SubClass extends SuperClass {
    public int no = 9;

@Override
    public int getNo() {
        return no * 2;
    }
}

────────────────────
8

8-1
キャストして使用

SubClass subClass = new SubClass();
System.out.println(subClass.no);        // 「9」と出力
System.out.println(subClass.getNo());   // 「18」と出力

SuperClass superClass = subClass;
System.out.println(superClass.no);      // 「1」と出力
System.out.println(superClass.getNo()); // 「18」と出力

8-2
遊）
ややこしいわね

8-3
先生）
まあ
そうだな

8-4
先生）
次はスーパークラスから
サブクラスへのキャストだ

────────────────────
9

9-1
先生）
その場合は
変数の中身が
重要になる

9-2
先生）
実際にキャストできる
中身ならばエラーに
ならない

しかし キャスト
できない中身ならば
エラーになる

9-3
遊）
どういうこと？

9-4
先生）
詳しく
解説しよう

────────────────────
10

10-1
まずは
エラーになる場合を
説明する

10-2
実行時にエラーになる　java.lang.ClassCastException

SuperClass superClass = new SuperClass();
SubClass subClass = (SubClass)superClass;

10-3
先生）
スーパークラスから
サブクラスに
キャストするには
括弧とクラス名が必要だ

このプログラムが
なぜエラーになるかは
図を見ると一目瞭然だ

10-4
┏SubClass━━━━┓
┃┏SuperClass━┓┃　　　　　　　　　　　┏SuperClass━┓
┃┃　　　　　　┃┃public　　←────　┃　　　　　　┃public
┃┃　　　　　　┠──○a 　　xとy()が　　┃　　　　　　┠─○a
┃┃　　　　　　┠──○b() 　ないので　　┃　　　　　　┠─○b()
┃┗━━━━━━┛┃　　　　　同じと　　　┗━━━━━━┛
┃　　　　　　　　┃public　　みなせない
┃　　　　　　　　┠─○x
┃　　　　　　　　┠─○y()
┗━━━━━━━━┛

────────────────────
11

11-1
遊）
なるほど
フィールドとメソッドが
足りていないわね

11-2
先生）
そういうことだ

11-3
先生）
逆にエラーにならない
場合も紹介する

11-4
キャストした中身が
そのクラスのオブジェクト
として利用できる場合は
エラーにならない

────────────────────
12

12-1
実行時にエラーにならない

SubClass subClass1 = new SubClass()
SuperClass superClass = (SuperClass)subClass1;
SubClass subClass2 = (SubClass)superClass;

12-2
先生）
superClassの中身は
SubClassだ

だから再度SubClassに
キャストしても
エラーにならない
というわけだ

12-3
先生）
ここで重要なのは
キャストしても
変数の中身の情報が
失われるわけでは
ないということだ

12-4
┏Sub ━━━━┓　　　　　┏Sub ‥‥‥‥┓　　　　　┏Sub ━━━━┓
┃┏Super ━┓┃　　　　　：┏Super ━┓：　　　　　┃┏Super ━┓┃
┃┃　　　　┃┃public　←：┃　　　　┃：public　←┃┃　　　　┃┃public
┃┃　　　　┠──○a 　　：┃　　　　┠──○a 　　┃┃　　　　┠──○a
┃┃　　　　┠──○b() 　：┃　　　　┠──○b() 　┃┃　　　　┠──○b()
┃┗━━━━┛┃　　　　　：┗━━━━┛：　　　　　┃┗━━━━┛┃
┃　　　　　　┃public　　：　　　　　　：public　　┃　　　　　　┃public
┃　　　　　　┠─○x 　　：　　　　　　：─○x 　　┃　　　　　　┠─○x
┃　　　　　　┠─○y() 　：　　　　　　：─○y() 　┃　　　　　　┠─○y()
┗━━━━━━┛　　　　　┗‥‥‥‥‥‥┛　　　　　┗━━━━━━┛

────────────────────
13

13-1
遊）
見た目が
変わっている
だけなのね

13-2
先生）
ああ
中身はそのまま
なんだ

13-3
先生）
また
オブジェクトのキャストは
メソッドの引数でも
重要になる

13-4
遊）
どういうこと？

────────────────────
14

14-1
先生）
スーパークラスを
引数に取るメソッドでは
そのサブクラスも引数に
使える

14-2
public void method(SuperClass sc) {
}

14-3
SuperClass superClass = new SuperClass();
SubClass subClass = new SubClass();

method(superClass);  // 問題なし
method(subClass);    // 問題なし

14-4
遊）
このmethodには
SuperClassだけでなく
そのサブクラスも
使用可能というわけね

────────────────────
15