Java道｜instanceofの使い方と型判定のしくみ

Java道｜instanceofの使い方と型判定のしくみ

見た目は同じ配列の中でも、実体の型までは同じとは限りません。
instanceof を理解すると、オブジェクトの正体を見分けながら、安全に処理を分けられるようになります。

抽象クラスを使うと、共通の親クラスの型で、いろいろなサブクラスのオブジェクトをまとめて扱えるようになります。

たとえば、鬼滅の刃風にたとえると、Slayer という共通の剣士型を用意して、その配列の中に WaterSlayer や MedicalSlayer のような具体的な剣士オブジェクトを入れられます。

これはとても便利です。
共通の型でまとめられるので、同じ配列で管理でき、共通メソッドも同じ形で呼び出せます。

ただし、まとめて扱っていると、次のような場面も出てきます。

このようなときに使うのが instanceof 演算子です。

instanceof を使うと、変数が指しているオブジェクトが、特定のクラスのものかどうかを true または false で判定できます。

つまり instanceof は、
オブジェクトの型を判定するための道具
です。

鬼滅の刃風にたとえると、instanceof は、隊士名簿に並んでいる剣士に対して、
「あなたは WaterSlayer クラスの剣士ですか」
と確認するようなものです。

instanceof は何をする演算子なのか

instanceof は、左側の変数が指しているオブジェクトが、右側のクラスのものかどうかを調べる演算子です。

基本の形は次のようになります。

object instanceof ClassName

たとえば、次のように書けます。

slayers[i] instanceof WaterSlayer

これは、slayers[i] が指しているオブジェクトが WaterSlayer クラスのものなら true、そうでなければ false になります。

ここで大切なのは、instanceof は変数の宣言型だけを見るのではなく、実際に指しているオブジェクトの型を見て判定するという点です。

鬼滅の刃風にたとえると、名簿上は Slayer として並んでいても、本人確認をすれば WaterSlayer なのか MedicalSlayer なのかを判定できる、ということです。

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なぜ instanceof が必要になるのか

抽象クラスやスーパークラスを使うと、複数の種類のオブジェクトをまとめて扱えます。

たとえば、次のような配列を考えます。

Slayer[] slayers;

この配列には、Slayer を継承したサブクラスのオブジェクトを入れられます。

配列の型だけを見ると、どちらも Slayer として扱われます。

しかし、実際の中身は WaterSlayer だったり、MedicalSlayer だったりします。

このとき、特定のサブクラスだけを見分けたいことがあります。

たとえば、WaterSlayer だけに水の呼吸の追加訓練を行いたい場合です。
また、MedicalSlayer だけに治療技術の確認をさせたい場合もあります。

こうしたときに instanceof を使うと、まとめて扱っているオブジェクトの中から、特定の型だけを判定できます。

つまり instanceof は、
多態性でまとめたオブジェクトを、必要に応じて見分けるための演算子
です。

鬼滅の刃風に考える instanceof の感覚

鬼滅の刃風にたとえると、instanceof は、隊士に対して、
あなたは本当にこの型の剣士ですか
と確認する札のようなものです。

たとえば、Slayer[] 配列に次のような剣士が入っているとします。

このとき、次の判定を行います。

slayers[i] instanceof WaterSlayer

すると、WaterSlayer の実体なら true です。
MedicalSlayer の実体なら false です。

これは、全員を Slayer としてまとめて扱いながら、必要なときだけ特定の剣士型を見分けるためのしくみです。

instanceof の動きを確認する

ファイル名：Sample2.java

abstract class Slayer
{
    protected int speed;

    public void setSpeed(int s)
    {
        speed = s;
        System.out.println("速度を" + speed + "にしました。");
    }

    abstract void show();
}

class WaterSlayer extends Slayer
{
    private String name;
    private String breathingStyle;

    public WaterSlayer(String n, String bs)
    {
        name = n;
        breathingStyle = bs;
        System.out.println(name + " 水の呼吸「" + breathingStyle + "」の剣士を作成しました。");
    }

    public void show()
    {
        System.out.println("水の剣士の名前は" + name + "です。");
        System.out.println("呼吸の型は" + breathingStyle + "です。");
        System.out.println("速度は" + speed + "です。");
    }
}

class MedicalSlayer extends Slayer
{
    private String name;
    private String healingSkill;

    public MedicalSlayer(String n, String hs)
    {
        name = n;
        healingSkill = hs;
        System.out.println(name + " 治療技術「" + healingSkill + "」の支援剣士を作成しました。");
    }

    public void show()
    {
        System.out.println("支援剣士の名前は" + name + "です。");
        System.out.println("治療技術は" + healingSkill + "です。");
        System.out.println("速度は" + speed + "です。");
    }
}

class Sample2
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Slayer[] slayers;
        slayers = new Slayer[2];

        slayers[0] = new WaterSlayer("水月", "水流斬り");
        slayers[1] = new MedicalSlayer("胡蝶香", "藤花治療");

        for(int i = 0; i < slayers.length; i++){
            if(slayers[i] instanceof WaterSlayer)
                System.out.println((i + 1)
                                   + "番目のオブジェクトはWaterSlayerクラスです。");
            else
                System.out.println((i + 1)
                                   + "番目のオブジェクトはWaterSlayerクラスではありません。");
        }
    }
}

実行結果

水月 水の呼吸「水流斬り」の剣士を作成しました。
胡蝶香 治療技術「藤花治療」の支援剣士を作成しました。
1番目のオブジェクトはWaterSlayerクラスです。
2番目のオブジェクトはWaterSlayerクラスではありません。

Sample2.java の中心になる部分

このプログラムでは、まず抽象クラス Slayer を用意しています。

abstract class Slayer

Slayer は抽象クラスなので、直接 new Slayer() のようにオブジェクトを作ることはできません。

しかし、Slayer 型の配列を作ることはできます。

Slayer[] slayers;
slayers = new Slayer[2];

そして、その配列には Slayer を継承した具体的なサブクラスのオブジェクトを入れられます。

slayers[0] = new WaterSlayer("水月", "水流斬り");
slayers[1] = new MedicalSlayer("胡蝶香", "藤花治療");

配列の中身を整理すると、次のようになります。

見た目の型はどちらも Slayer です。
しかし、実体は WaterSlayer と MedicalSlayer で異なります。

そこで、ループの中で instanceof を使って、WaterSlayer かどうかを判定しています。

slayers[i] instanceof WaterSlayer

この式が true なら WaterSlayer、false なら WaterSlayer ではない、という判断ができます。

true と false はどう決まるのか

このプログラムでは、slayers[0] には WaterSlayer オブジェクトが入っています。

そのため、次の判定は true になります。

slayers[0] instanceof WaterSlayer

一方、slayers[1] には MedicalSlayer オブジェクトが入っています。

そのため、次の判定は false になります。

slayers[1] instanceof WaterSlayer

表で整理すると、次のようになります。

ここで大切なのは、slayers[0] も slayers[1] も、配列上は Slayer 型として扱われていることです。

しかし instanceof は、変数の宣言型ではなく、実体のクラスを見て判定します。

鬼滅の刃風にたとえると、隊士名簿には全員 Slayer として並んでいても、実際に札を確認すると、水の剣士なのか支援剣士なのかを見分けられるということです。

なぜ変数の型ではなく実体で判定するのか

ここは多態性と深くつながるポイントです。

多態性では、スーパークラス型や抽象クラス型の変数で、サブクラスのオブジェクトを扱えます。

たとえば、今回の配列では次のようになっています。

このように、見た目の型と実体のクラスが違うことがあります。

instanceof は、この実体を見て判定します。
だから、Slayer 型の配列でまとめていても、その中から WaterSlayer だけを見つけることができます。

これは、多態性でまとめて扱う便利さを保ちながら、必要なときだけ個別の型を確認できるということです。

instanceof が便利な場面

instanceof は、特定のクラスのオブジェクトにだけ処理をしたいときに便利です。

たとえば、鬼滅の刃風に考えると、次のような場面です。

つまり instanceof は、
まとめて扱う便利さを保ちながら、必要なときだけ型によって処理を分けるための道具
です。

抽象クラスと instanceof は相性がよい

抽象クラスを使うと、サブクラスのオブジェクトを共通の型でまとめられます。

今回なら、WaterSlayer と MedicalSlayer を Slayer[] 配列でまとめています。

一方で、まとめて扱っている中から「このクラスだけを見分けたい」という場面もあります。

そこで instanceof が役立ちます。

鬼滅の刃風にたとえると、まずは全員を Slayer として整列させます。
そのうえで、必要な場面だけ「水の剣士は誰か」を見分けるような使い方です。

instanceof と getClass() の違い

instanceof は、前に学んだ getClass() と少し似ています。
どちらもオブジェクトの型に関係するからです。

ただし、役割は違います。

instanceof は、
このオブジェクトは WaterSlayer ですか
という質問に true または false で答える道具です。

getClass() は、
このオブジェクトのクラス情報は何ですか
という情報を取り出す道具です。

鬼滅の刃風にたとえると、instanceof は「水の剣士ですか」と質問する確認札です。
getClass() は「この隊士の所属クラスが書かれた身分証」を取り出すようなものです。

図：instanceof で特定の型を判定する流れ

↓クリックすると拡大表示されます。

この図が示していること

この図では、Slayer[] 配列の中に WaterSlayer と MedicalSlayer のオブジェクトが入っている様子を表しています。

配列の型は Slayer[] なので、見た目はどちらも Slayer として扱われています。
しかし、実体は WaterSlayer と MedicalSlayer で異なります。

中央では、slayers[i] instanceof WaterSlayer という判定を行っています。

この図から分かることは、instanceof は変数の見た目の型ではなく、実際に指しているオブジェクトの型を見て判定するということです。

図：instanceof と getClass() の違い

↓クリックすると拡大表示されます。

この図が示していること

この図では、instanceof と getClass() の違いを比較しています。

instanceof は、特定のクラスかどうかを true または false で判定します。
そのため、if 文で処理を分けたいときに向いています。

一方、getClass() は、そのオブジェクトのクラス情報そのものを取り出します。
戻り値は Class クラスのオブジェクトです。

この図から分かることは、どちらも型に関係するしくみですが、目的が違うということです。

鬼滅の刃風に instanceof を整理する

instanceof は、鬼滅の刃風にたとえると、剣士オブジェクトに対して、
あなたは WaterSlayer クラスの剣士ですか
と問いかける演算子です。

WaterSlayer なら true。
MedicalSlayer なら false。

このように、まとめて扱っているオブジェクトの中から、特定の型を見分けられます。

つまり instanceof は、
まとめて扱う便利さを保ちながら、必要なときにオブジェクトの型を見分けるための演算子
です。

この内容で押さえておきたいポイント

instanceof を理解すると、抽象クラスや多態性でまとめたオブジェクトを、必要な場面で安全に見分けられるようになります。

全員を Slayer として扱いながら、必要なときだけ WaterSlayer かどうかを判定する。
この感覚がつかめると、抽象クラス・多態性・型判定のつながりがかなり見えやすくなります。