インターフェース（コンピューティング）

設計の重要な原則は、デフォルトではすべてのリソースへのアクセスを禁止し、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ー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 インターフェースは、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これらの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ースを介さないアクセス) は、機能性と安定性に重大な影響 (時には壊滅的な影響) を与える可能性があります。

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、プロシージャの種類、例外仕様、メソッドシグネチャを提供できます。場合によっては、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ます。^{[ 8 ]}

ソフトウェアモジュールAのインターフェースは、そのモジュールの実装とは意図的に別個に定義されています。実装には、インターフェースで記述されたプロシージャや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。例えばAのクライアントである別のソフトウェアモジュールBは、公開されたインターフェースを介してのみAとやり取りすることが義務付けられています。この構成の実用的な利点の1つは、 Aの実装を同じインターフェースの別の実装に置き換えてもBが動作しなくなることはないということです。Aが内部的にインターフェースの要件をどのように満たしているかはBにとって重要ではなく、Bはインターフェースの仕様のみに関心があります。（リスコフの置換原則も参照してください。）

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、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インターフェースという用語が使われます。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、それを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、単一継承言語であっても、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 ]}

インターフェースは型定義の一種です。オブジェクトが交換される可能性のある場所（例えば、関数やメソッド呼び出しなど）では、交換されるオブジェクトの型を、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底クラスのいずれかで定義できます。このアプローチにより、そのインターフェースを実装するクラスであればどれでも使用できます。例えば、最終的な実装が利用可能になる前に開発を進めるために、ダミーの実装を使用することができます。また、テスト中に偽の実装やモック実装を代用することもできます。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ていないため、それ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、抽象コード以外のコードで実装する必要があります。「 」という名前のインターフェースは、と という2 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。前者は固定サイズのデータ​​構造を扱うため高速ですが、後者はサイズ変更可能なデータ構造を使用するため、速度がやや低下します。Stackpush()pop()FastStackGenericStack

インターフェースには多くのメソッドが含まれることがありますが、1つだけ、あるいはまったく含まれない場合もあります。たとえば、Java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。さまざまな実装が、、、、、、など、さまざまな目的で使用されています。などのマーカー 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 ]}Readableread()BufferedReaderFileReaderInputStreamReaderPipedReaderStringReaderSerializable

インターフェースの使用により、インターフェースへの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、使用す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。インターフェースへのプログラミングは、実装の詳細への依存を減らし、コードの再利用性を高めます。^{[ 12 ]}

この考え方を極端に推し進めると、制御の反転によって、コンテキストが、作業を実行するために使用されるインターフェースの具体的な実装をコードに注入できるようになります。