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コンピューティングにおいて、インターフェースとは、コンピュータシステムの2つ以上の個別のコンポーネントが情報を交換する共有境界のことです。交換は、ソフトウェア、コンピュータハードウェア、周辺機器、人間、およびこれらの組み合わせの間で行われます。[1]タッチスクリーンなどの一部のコンピュータハードウェアデバイスは、インターフェースを介してデータの送受信の両方を行うことができますが、マウスやマイクなどの他のデバイスは、特定のシステムにデータを送信するためのインターフェースのみを提供します。[2]
ハードウェアインターフェース
ハードウェアインターフェースは、さまざまなバス、ストレージデバイス、その他のI/Oデバイスなど、多くのコンポーネントに存在します。ハードウェアインターフェースは、インターフェースにおける機械的、電気的、論理的な信号と、それらを順序付けるプロトコル（シグナリングと呼ばれることもあります）によって記述されます。 [3] SCSIなどの標準インターフェースは、 I/Oデバイスなどのコンピューティングハードウェアの設計と導入を、コンピューティングシステムの他のコンポーネントの設計と導入から切り離し、ユーザーとメーカーがコンピューティングシステムを実装する際に大きな柔軟性を実現します。[3]ハードウェアインターフェースは、データの一部を同時に伝送する複数の電気接続で並列にすることも、データが一度に1ビットずつ送信されるシリアルにすることもできます。 [4]
ソフトウェアインターフェース
ソフトウェアインターフェースは、さまざまな「レベル」のさまざまな種類のインターフェースを指す場合があります。たとえば、オペレーティングシステムはハードウェアとインターフェースする場合があります。オペレーティングシステムで実行されるアプリケーションまたはプログラムは、データストリーム、フィルター、パイプラインを介して対話する必要がある場合があります。[5]オブジェクト指向プログラムでは、アプリケーション内のオブジェクトはメソッドを介して対話する必要がある場合があります。[6]
実際には
設計の重要な原則は、すべてのリソースへのアクセスをデフォルトで禁止し、明確に定義されたエントリポイント、つまりインターフェイスを介してのみアクセスを許可することです。[7]ソフトウェアインターフェイスは、基盤となるコンピュータシステムのコンピュータリソース（メモリ、CPU、ストレージなど）へのアクセスを提供します。ソフトウェアによるそのようなリソースへの直接アクセス（つまり、適切に設計されたインターフェイスを介さない）は、機能性と安定性に大きな影響（時には壊滅的な影響）をもたらす可能性があります。[要出典]
ソフトウェアコンポーネント間のインターフェースは、定数、データ型、手続き型、例外仕様、メソッドシグネチャなどを提供することができます。パブリック変数もインターフェースの一部として定義されることがあります。[8]
ソフトウェア モジュールAのインターフェイスは、そのモジュールの実装とは意図的に別々に定義されます。後者には、インターフェイスで記述されたプロシージャとメソッドの実際のコード、およびその他の「プライベート」変数、プロシージャなどが含まれます。 A と対話する別のソフトウェア モジュールB (たとえば、 A のクライアント) は、公開されたインターフェイスを介してのみ対話するように強制されます。この配置の実用的な利点の 1 つは、Aの実装を同じインターフェイスの別の実装に置き換えてもBが失敗することはないということです。 A がインターフェイスの要件を内部的にどのように満たしているかは、インターフェイスの仕様のみに関係するBには関係ありません。( Liskov の置換原則も参照してください。) [引用が必要]
オブジェクト指向言語では
一部のオブジェクト指向言語、特に完全な多重継承を持たない言語では、インターフェースという用語は、クラスの抽象化として機能する抽象型を定義するために使用されます。インターフェースにはデータは含まれませんが、メソッドシグネチャとして動作を定義します。そのインターフェースに対応するすべてのメソッドのコードとデータを持ち、そのように宣言しているクラスは、そのインターフェースを実装していると言われます。 [9]さらに、単一継承言語でも、複数のインターフェースを実装できるため、同時に異なる型になることができます。 [10]
したがって、インターフェースは型定義です。オブジェクトを交換できる場所 (たとえば、関数またはメソッドの呼び出し)では、交換するオブジェクトの型は、特定のクラスを指定するのではなく、実装されているインターフェースまたは基本クラスの 1 つを使用して定義できます。このアプローチは、そのインターフェースを実装する任意のクラスを使用できることを意味します。[要出典]たとえば、最終的な実装が利用可能になるまで開発を進めるためにダミーの実装が使用される場合があります。別のケースでは、テスト中に偽の実装またはモック実装が代用される場合があります。このようなスタブ実装は、開発プロセスの後半で実際のコードに置き換えられます。
通常、インターフェースで定義されたメソッドにはコードが含まれないため、メソッド自体を呼び出すことはできません。呼び出されたときに実行されるように、非抽象コードで実装する必要があります。[要出典]「 」というインターフェースは、とというStack2 つのメソッドを定義する場合があります。これは、とのように、さまざまな方法で実装できます。最初の方法は高速で、固定サイズのデータ構造を使用し、2 番目はサイズ変更可能なデータ構造を使用しますが、速度がやや遅くなります。
push()pop()FastStackGenericStack
インターフェースには多くのメソッドを含めることができますが、1つしか含めなかったり、まったく含めなかったりすることもあります。たとえば、JavaReadable言語では、単一のメソッドを持つインターフェースが定義されています。 、、、、、など、さまざまな実装がさまざまな目的で使用されます。のようなマーカーインターフェースにはメソッドがまったく含まれておらず、リフレクションを使用した汎用処理に実行時情報を提供する役割を果たします。[ 11 ]read()BufferedReaderFileReaderInputStreamReaderPipedReaderStringReaderSerializable
インターフェースへのプログラミング
インターフェースを使用すると、インターフェースプログラミングと呼ばれるプログラミングスタイルが可能になります。このアプローチの背後にある考え方は、内部実装の詳細ではなく、使用されるオブジェクトのインターフェースに基づいてプログラミングロジックを構築することです。インターフェースプログラミングにより、実装の詳細への依存が軽減され、コードの再利用性が高まります。[12]
この考え方を極端に推し進めると、制御の反転により、作業を実行するために使用されるインターフェースの特定の実装をコードに挿入する コンテキストが残されます。
ユーザーインターフェース
ユーザーインターフェイスは、コンピューターと人間との対話ポイントです。ユーザーとコンピューター システム間でデータが転送されるさまざまな対話形式 (グラフィックス、サウンド、位置、動きなど) が含まれます。
参照
- 抽象化の反転
- アプリケーションバイナリインターフェース
- アプリケーションプログラミングインターフェース
- ビジネス相互運用性インターフェース
- コンピュータバス
- ハードディスクドライブインターフェース
- 実装（コンピュータサイエンス）
- 実装の継承
- 相互運用性
- 継承セマンティクス
- モジュールプログラミング
- ソフトウェアコンポーネント
- 仮想継承
参考文献
- ^ フックウェイ、B. (2014)。「第1章: インターフェースの主題」。インターフェース。MITプレス。pp. 1–58。ISBN 9780262525503。
- ^ IEEE 100 - IEEE標準用語の権威ある辞書。ニューヨーク、ニューヨーク、米国：IEEEプレス。2000年。pp.574-575。ISBN 9780738126012。
- ^ ab Blaauw, Gerritt A.; Brooks, Jr., Frederick P. (1997)、「第 8.6 章 デバイス インターフェイス」、コンピュータ アーキテクチャ - 概念と進化、Addison-Wesley、pp. 489–493、ISBN 0-201-10557-8 参照: Patterson, David A.、Hennessey, John L. (2005)、「第 8.5 章、プロセッサ、メモリ、オペレーティング システムへの I/O デバイスのインターフェイス」、Computer Organization and Design - The Hardware/Software Interface、第 3 版、Morgan Kaufmann、pp. 588–596、ISBN 1-55860-604-1
- ^ Govindarajalu, B. (2008). 「3.15 周辺機器インターフェイスとコントローラ - OG」。IBM PC およびクローン: ハードウェア、トラブルシューティング、メンテナンス。Tata McGraw-Hill Publishing Co. Ltd. pp. 142–144。ISBN 9780070483118. 2018年6月15日閲覧。
- ^ Buyya, R. (2013). クラウドコンピューティングの習得。Tata McGraw-Hill Education。p. 2.13。ISBN 9781259029950。
- ^ Poo, D.; Kiong, D.; Ashok, S. (2008). 「第 2 章: オブジェクト、クラス、メッセージ、メソッド」。オブジェクト指向プログラミングと Java。Springer-Verlag。pp. 7–15。ISBN 9781846289637。
- ^ Bill Venners (2005-06-06). 「Leading-Edge Java: Design Principles from Design Patterns: Program to an interface, not an implementation - A Conversation with Erich Gamma, Part III」. artima developer . 2011-08-05 にオリジナルからアーカイブ。2011-08-03に取得。
インターフェースのみに依存すると、実装から切り離されます。つまり、実装は変化することができ、それが健全な依存関係です。たとえば、テスト目的で、重いデータベース実装を軽量のモック実装に置き換えることができます。幸いなことに、今日のリファクタリング サポートにより、前もってインターフェースを用意する必要がなくなりました。問題を完全に把握したら、具体的なクラスからインターフェースを抽出できます。目的のインターフェースは、1 回の「インターフェース抽出」リファクタリングで作成できます。...
- ^ パターソン、DA; ヘネシー、JL (2004 年 8 月 7 日)。コンピュータの構成と設計: ハードウェア/ソフトウェア インターフェイス(第 3 版)。エルゼビア。p. 656。ISBN 9780080502571。
- ^ 「What Is an Interface」。Javaチュートリアル。Oracle。2012 年 4 月 12 日のオリジナルからアーカイブ。2012 年 5 月 1 日に取得。
- ^ 「インタフェース」。Javaチュートリアル。Oracle。2012 年 5 月 26 日のオリジナルからアーカイブ。2012 年 5 月 1 日に取得。
- ^ 「シリアル化におけるパフォーマンス改善テクニック」。Precise Java。2011-08-24 にオリジナルからアーカイブ。2011-08-04に取得。
まず Serializable インターフェイスについて説明します。これはマーカー インターフェイスであり、メソッドはありません。
- ^ ガンマ、ヘルム、ジョンソン、ブリサイドス (1995)。デザインパターン: 再利用可能なオブジェクト指向ソフトウェアの要素。アディソン・ウェズリー。pp. 17–18。ISBN 9780201633610。