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2019年度 若手技術者向け講座 デザインパターン
- 1. 1 デザインパターン
- 4. デザインパターン GoFの23デザインパターン • AbstractFactory パターン • Adapter パターン • Bridge パターン • Builder パターン • ChainOfResponsibility パターン • Command パターン • Composite パターン • Decorator パターン • Facade パターン • FactoryMethod パターン • Flyweight パターン • Interpreter パターン • Iterator パターン 4
- 5. デザインパターン GoFの23デザインパターン • Mediator パターン • Memento パターン • Observer パターン • Prototype パターン • Proxyパターン • Singleton パターン • Strategy パターン • State パターン • TemplateMethod パターン • Visitor パターン この中からいくつかピックアップして学習します。 5
- 7. Template Methodパターン Template Methodパターン • 抽象クラスに共通の処理（テンプレートメソッド）を記述します。その 処理の中で使用されている抽象メソッドの実装を継承先に任せるデザイ ンパターンです。 • メリットは、機能拡張の際に影響が少なくなることです。 • 新しい機能を追加したい場合に、抽象クラスを継承した新しいクラスを 作成すればよいので、他に影響を与えずに拡張が可能です。 7
- 8. Template Methodパターン Template Methodパターンのクラス図 8
- 9. Template Methodパターン Template Methodパターンのクラス図（サンプル） 9
- 10. Template Methodパターン Template Methodパターンのサンプルコード（Java） 10 public abstract class ファイル取込 { public abstract void データチェック(); public abstract void データ登録(); public void データ取込() { // ファイルオープン データチェック(); データ登録(); // ファイルクローズ } } public class CSV取込 extends ファイル取込 { @Override public void データチェック() { // チェック処理 } @Override public void データ登録() { // 登録処理 } }
- 11. Strategyパターン 11
- 12. Strategyパターン Strategyパターン • Strategyとは戦略という意味です。 • アルゴリズムを柔軟に変更することができるデザインパターンです。 • Strategyのインターフェースを用意し、それを実装したクラスにアルゴリ ズムを記述します。 • 別のアルゴリズムを増やしたいときは、インターフェースを実装したク ラスを増やせばいいので、他のクラスに影響を与えず、機能を追加する ことができます。 12
- 15. Strategyパターン Strategyパターンのサンプルコード 15 public interface ソート { int[] ソート(int[] nums); } public class バブルソート implements ソート{ @Override public int[] ソート(int[] nums) { // バブルソートの処理 } } public class 商品リスト { private ソート s; private int[] prices = {120, 100, 300}; public void 並び替え() { s = new バブルソート(); prices = s.sort(prices); } }
- 16. Factoryパターン • Factory Methodパターン • Abstract Factoryパターン 16
- 17. Factoryパターン Factoryパターン • Factoryは工場という意味です。 • インスタンス生成用の専用クラス（Factory）を作成し、使用者はそのク ラス経由でインスタンスを取得します。 • 簡単に言うとソースコード上から「new」というキーワードをなくすため のデザインパターンです。 • GoFのデザインパターンの中では、Factoryに関するパターンは 「Factory Methodパターン」と「Abstract Factoryパターン」に分かれてい ます。 17
- 18. Factoryパターン Factory Methodパターン • Factory Methodパターンは、インスタンスの生成をサブクラスに任せる （インスタンス生成の処理にTemplate Methodパターンを適用してい る）パターンです。 18
- 21. Factoryパターン Factory Methodパターンのサンプルコード 21 public class PCFactory { // ファクトリーメソッド public static PC create(String name) { switch (name) { case "Mac": return new Mac(); case "Lenovo": return new Lenovo(); } return null; } } public class ユーザー{ public void play(){ PC pc = PCFactory("Mac"); pc.起動(); // pcを使用した処理 } }
- 22. Singletonパターン 22
- 23. Singletonパターン Singletonパターン • singletonとは、トランプの一枚札のことです。 • インスタンスが一つしかないことを保証するときに使用するデザインパ ターンです。 • 具体的な実装方法は • 自身のクラスの変数をprivate final のフィールドとして定義する。 • コンストラクタをprivateにし、外部からのインスタンス作成を不可にする。 • staticメソッドで、自身のインスタンスを返する。 23
- 25. Singletonパターン Singletonパターンのサンプルコード 25 public class Singleton { // シングルトン private static final Singleton s = new Singleton(); // コンストラクタ private Singleton(){ } // インスタンス取得用メソッド public static Singleton getInstance() { return s; } }
- 26. Stateパターン 26
- 27. Stateパターン Stateパターン • stateは状態という意味です。 • 「状態」をクラスで表現し、オブジェクトの状態によって動作が変更さ れる場合に使用します。 • クラス図を見ると、Strategyパターンと似ていることが分かります。 • Strategyパターンでは、振る舞いに注目してクラスを分けましたが、 Stateパターンでは状態に着目する点が異なっています。 27
- 30. Stateパターン Stateパターンのサンプルコード 30 public abstract class 会員ステータス { public abstract 会員ステータス アップグレード(); public abstract 会員ステータス ダウングレード(); public abstract int 支払い費用取得(); } public class 会員 { private 会員ステータス status; public int 支払い費用取得() { return status.支払い費用取得(); } // … }
- 31. Stateパターン Stateパターンのサンプルコード 31 public class 有料会員 extends 会員ステータス{ @Override public 会員ステータス アップグレード() { return new ゴールド会員(); } @Override public 会員ステータス ダウングレード() { return new 無料会員(); } @Override public int 支払い費用取得() { return 1000; } }
- 32. Decoratorパターン 32
- 33. Decoratorパターン Decoratorパターン • decorateは「飾り付け」という意味の単語です。 • オブジェクトに対してどんどん飾り付けを実施して、機能を追加してい くパターン。 • java.ioパッケージでも使用されている。 33
- 36. Decoratorパターン Decoratorパターンのサンプルコード 36 public abstract class ラーメン { public abstract int 料金取得(); } public class 味噌ラーメン extends ラーメン { @Override public int 料金取得() { return 800; } }
- 37. Decoratorパターン Decoratorパターンのサンプルコード 37 public abstract class トッピング extends ラーメン { protected ラーメン ramen; public トッピング(ラーメン ramen) { this.ramen = ramen; } } public class チャーシュー extends トッピング { @Override public int 料金取得(){ return super.ramen.料金取得 + 100; } }
- 38. Decoratorパターン Decoratorパターンのサンプルコード 38 public static void main(String[] args) { ラーメン ra = new チャーシュー(new 味噌ラーメン); ra.料金取得(); }
- 39. Decoratorパターン DecoratorパターンはJavaの標準ライブラリでも使用されている • ファイル入出力に関連するクラスがあるJava.io内でのクラスの使用例 • テキストやバイトを1つずつ読み取る処理に、BuffredReaderによって効 率よく読み込めるようにしている。 39 FileReader fileReader = new FileReader(new File("file.txt")); BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(fileReader); InputStream fileStream = new FileInputStream("file.txt"); Reader reader = new InputStreamReader(fileStream); BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(reader);
- 40. Compositeパターン 40
- 41. Compositeパターン Compositeパターン • Compositeは「複合」という意味を持ちます。 • コンピュータで作業をするとき、作業ごとに「フォルダ（ディレクト リ）」を作成して作業します。フォルダの中にはさらに別のフォルダを 作成して、入れ子構造にすることができます。 • コンピュータの中のフォルダのような、再帰的な入れ子構造をオブジェ クトで表現するとに使用されるのがCompositeパターンです。 41
- 44. Adapterパターン 44
- 45. Adapterパターン Adapterパターン • adaptは「適応する」という意味の単語です。 • adapterは「適応させるもの」という意味。 • PCのAC（電源）アダプターは、PCの電圧を家庭用の電源の電圧に適応 させています。 • Adapterパターンは、「すでに提供されているもの」と、「それを必要と するもの」をうまく組み合わせるときに使用されるパターンです。 45
- 48. Iteratorパターン 48
- 49. Iteratorパターン Iteratorパターン • iterateは「繰り返す」という意味の単語です。 • iteratorは日本語では「反復子」とも呼ばれます。 • インスタンスの集合に対して、それを順番に指し示しながら処理してい くときに使用されるパターンです。 • java標準のライブラリでは、Listの要素を拡張for文で取得する場合や、 DBから取得したデータをResultSetのオブジェクトから取得する際などに 利用されています。 49
- 51. まとめ 51
- 52. まとめ オブジェクト指向の仕組みと本質を理解して、良さを活かせるよ うに設計すれば、自然とどれかのパターンに該当することも多い。 デザインパターンを覚えるのではなく、オブジェクト指向を理解 して、その特性をうまく活かすように意識することが大事。 自分で設計することよりも、クラスライブラリやフレームワーク の中で使われているものを使用することの方が多い。どのデザイ ンパターンが使用されているかを意識してみましょう。 52