Unityで実践する動物オブジェクトのポリモーフィズムと移動機能の実装

2025年4月13日

本資料では、Unity を用いて「動物」というテーマのもと、各動物をゲームオブジェクトとして実装しながら、ポリモーフィズムによる共通機能の管理と、地上移動および飛行移動の実装方法を学びます。
特に、地上移動は IMovable インターフェース（水平移動：Vector3.forward）で実装し、鳥は IFlyable インターフェースを利用して、上昇移動（Vector3.up）を行う設計例を紹介します。

1. Animal クラスの基本設計

Animal クラスは、各動物の共通情報（名前、鳴く機能など）を管理する抽象クラスです。
MonoBehaviour を継承しているため、各動物はシーン上のゲームオブジェクトとして存在します。

using UnityEngine;

// Animal はすべての動物が共通に持つ情報を管理する抽象クラス
public abstract class Animal : MonoBehaviour
{
    public string animalName;

    // 共通の鳴き声機能（派生クラスでオーバーライド可能）
    public virtual void MakeSound()
    {
        Debug.Log(animalName + "が鳴いています。");
    }
}

2. 移動機能の実装方法

動物の移動は、各動物の性質に合わせた実装が可能です。
ここでは、地上移動（犬、猫など）と、飛行移動（鳥）の 2 つのアプローチを紹介します。

2-1. 地上移動：IMovable インターフェースを利用

地上移動対象（犬、猫など）は、IMovable インターフェースを実装し、ゲームオブジェクト上で水平移動（XZ平面での移動、ここでは前方向＝Vector3.forward）を実現します。

IMovable インターフェースの定義

using UnityEngine;

public interface IMovable
{
    void Move(Vector3 direction, float speed);
}

Dog.cs（犬の場合：IMovable を実装）

using UnityEngine;

public class Dog : Animal, IMovable
{
    public override void MakeSound()
    {
        Debug.Log(animalName + " (犬): ワンワン！");
    }

    public void Move(Vector3 direction, float speed)
    {
        // 地面に沿った水平移動（XZ平面での移動）
        transform.Translate(direction * speed * Time.deltaTime);
        Debug.Log(animalName + " (犬) が地上を移動しました。");
    }
}

Cat.cs（猫の場合：IMovable を実装）

using UnityEngine;

public class Cat : Animal, IMovable
{
    public override void MakeSound()
    {
        Debug.Log(animalName + " (猫): ニャー！");
    }

    public void Move(Vector3 direction, float speed)
    {
        transform.Translate(direction * speed * Time.deltaTime);
        Debug.Log(animalName + " (猫) がすばしっこく移動しました。");
    }
}

2-2. 飛行移動：IFlyable インターフェースを利用

鳥の場合、地上移動とは異なり「飛ぶ」専用の動作が必要となるため、IFlyable インターフェースを用いて上方向（Vector3.up）の移動など特有の挙動を実装します。

IFlyable インターフェースの定義

using UnityEngine;

public interface IFlyable
{
    // 飛行動作を実装するメソッド
    void Fly(Vector3 direction, float speed);
}

Bird.cs（鳥の場合：IFlyable を実装）

using UnityEngine;

public class Bird : Animal, IFlyable
{
    public override void MakeSound()
    {
        Debug.Log(animalName + " (鳥): ピヨピヨ！");
    }

    // 飛行専用の処理：ここでは上昇（Vector3.up）の方向に対応
    public void Fly(Vector3 direction, float speed)
    {
        // 単純な例として Translate を利用（実際には高度制御や物理演算を追加可能）
        transform.Translate(direction * speed * Time.deltaTime);
        Debug.Log(animalName + " (鳥) が飛んで移動しました。");
    }
}

3. AnimalManager による統一的な制御

AnimalManager は、シーン上に配置された各動物のゲームオブジェクト（Animal コンポーネント付き）を Inspector 経由で登録し、統一的な操作を行います。
ここでは、次の操作を実装します。

• 地上移動：W キーが押されると、Dog や Cat などの地上移動対象は Vector3.forward（前方向＝水平移動）に沿って移動します。
• 飛行移動：W キーが押されたとき、Bird などの飛行移動対象は Vector3.up（上方向＝上昇）に沿って移動します。

using UnityEngine;
using System.Collections.Generic;

public class AnimalManager : MonoBehaviour
{
    // Inspector で各動物のゲームオブジェクト（Animal コンポーネント付き）を登録
    public List<Animal> animals = new List<Animal>();

    // 移動速度のパラメータ
    public float groundMoveSpeed = 2f;
    public float flySpeed = 3f;

    // 飛行可能な動物（Bird など）を抽出して管理
    private List<IFlyable> flyingAnimals = new List<IFlyable>();

    void Start()
    {
        // 登録された Animal から IFlyable を実装しているものを抽出
        foreach (Animal animal in animals)
        {
            if (animal is IFlyable flyable)
            {
                flyingAnimals.Add(flyable);
            }
        }

        // 確認用に、各動物の鳴き声を再生
        foreach (Animal animal in animals)
        {
            animal.MakeSound();
        }
    }

    void Update()
    {
        // キー入力例：
        // W キーを押したら、地上移動は Vector3.forward（水平移動）、
        // 飛行移動は Vector3.up（上昇）にそれぞれ実行される
        if (Input.GetKey(KeyCode.W))
        {
            MoveGroundAnimals(Vector3.forward);
            FlyAnimals(Vector3.up);
        }
    }

    // 地上移動対象の動物（Dog、Cat など）に対して Move を呼び出す
    void MoveGroundAnimals(Vector3 direction)
    {
        foreach (Animal animal in animals)
        {
            // 飛行する動物は除外
            if (animal is IFlyable)
                continue;

            // IMovable を実装している場合に移動命令を発行
            if (animal is IMovable movable)
            {
                movable.Move(direction, groundMoveSpeed);
            }
        }
    }

    // 飛行可能な動物に対して Fly を呼び出す
    void FlyAnimals(Vector3 direction)
    {
        foreach (IFlyable flyable in flyingAnimals)
        {
            flyable.Fly(direction, flySpeed);
        }
    }
}

void FlyAnimals(Vector3 direction)
{
    foreach (IFlyable flyable in flyingAnimals)
    {
        flyable.Fly(direction, flySpeed);
    }
}

void MoveGroundAnimals(Vector3 direction)
{
    foreach (Animal animal in animals)
    {
        // IFlyable を実装しているもの（飛行対象）は対象外
        if (animal is IFlyable)
            continue;

        // IMovable を実装している場合に移動命令を発行
        if (animal is IMovable movable)
        {
            movable.Move(direction, groundMoveSpeed);
        }
    }
}

4. シーンでの利用方法

1. ゲームオブジェクトの作成
   • 各動物（Dog、Cat、Bird）のスクリプトをそれぞれの GameObject にアタッチします。
   • 例：シーン内に「DogObject」「CatObject」「BirdObject」と名前をつけた GameObject を配置し、各スクリプトを割り当てます。
2. Inspector への登録
   • AnimalManager を持つ空の GameObject を作成し、Inspector の animals リストに上記各動物の GameObject をドラッグ＆ドロップで登録します。
   • 必要に応じて各 GameObject 内の animalName を設定してください。
3. シーンの実行
   • シーンを再生すると、AnimalManager の Start() 内で各動物が鳴いた後、W キーを押すことで以下の動作が実現されます。
     • 地上移動対象（Dog、Cat）は、前方向（Vector3.forward）に沿って水平移動します。
     • 飛行移動対象（Bird）は、上方向（Vector3.up）に沿って上昇移動します。

5. まとめ

• ゲームオブジェクトとしての実体:
  各動物は MonoBehaviour を継承しているため、シーン上の GameObject として動作し、個別の位置や挙動を持ちます。
• 移動機能の責務の分離:
  地上移動は IMovable インターフェース（または Animal クラスの仮想メソッド）により実装し、鳥のような特殊な「飛ぶ」動作は IFlyable インターフェースで明確に分離・実装することで、保守性・拡張性が向上します。
• AnimalManager による統一制御:
  Inspector に登録した各動物を管理し、W キー入力により地上移動は Vector3.forward（水平移動）、飛行移動は Vector3.up（上昇）で実行することで、直感的かつ明確な操作が可能です。

この資料をもとに、Unity プロジェクトで各動物をゲームオブジェクトとして実装し、実践的な動作やインタラクションの実現にお役立てください。