第 8 章: デザインパターンの適用¶
8.1 はじめに¶
前章ではカプセル化とポリモーフィズムを使って switch 文を排除し、タイプ別のクラス階層を構築しました。この章では、さらに デザインパターン を適用してコードの品質を高めていきます。
扱うパターンは以下の 5 つです。
| パターン | 目的 |
|---|---|
| Value Object（値オブジェクト） | プリミティブ型を意味のあるオブジェクトに置換 |
| First-Class Collection（ファーストクラスコレクション） | コレクションをドメインオブジェクトでラップ |
| Factory Method（ファクトリメソッド） | オブジェクト生成ロジックを一箇所に集約 |
| Command（コマンド） | 操作をオブジェクトとしてカプセル化 |
| Null Object（ヌルオブジェクト） | null の代わりにデフォルト動作を提供 |
8.2 Value Object（値オブジェクト）¶
問題: プリミティブ型への執着¶
現在、generate メソッドは String を返しています。しかし FizzBuzz の結果には「元の数値」と「変換後の文字列」の 2 つの情報があります。String だけでは元の数値が失われてしまいます。
解決: FizzBuzzValue¶
数値と変換結果をペアにした 値オブジェクト を作成します。
import java.util.Objects;
public class FizzBuzzValue {
private final int number;
private final String value;
public FizzBuzzValue(int number, String value) {
this.number = number;
this.value = value;
}
public int getNumber() {
return number;
}
public String getValue() {
return value;
}
@Override
public String toString() {
return number + ":" + value;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (this == obj) {
return true;
}
if (obj == null || getClass() != obj.getClass()) {
return false;
}
FizzBuzzValue that = (FizzBuzzValue) obj;
return number == that.number
&& Objects.equals(value, that.value);
}
@Override
public int hashCode() {
return Objects.hash(number, value);
}
}
Value Object の特徴¶
| 特徴 | 実装 |
|---|---|
| 不変（Immutable） | final フィールド、setter なし |
| 等価性（Equality） | equals / hashCode をオーバーライド |
| 自己記述的 | toString で意味のある表現 |
FizzBuzzType の戻り値を変更¶
各タイプクラスの generate メソッドが FizzBuzzValue を返すように変更します。
public abstract class FizzBuzzType {
// ...
public abstract FizzBuzzValue generate(int number);
}
public class FizzBuzzType01 extends FizzBuzzType {
@Override
public FizzBuzzValue generate(int number) {
if (isFizzBuzz(number)) {
return new FizzBuzzValue(number, "FizzBuzz");
}
if (isFizz(number)) {
return new FizzBuzzValue(number, "Fizz");
}
if (isBuzz(number)) {
return new FizzBuzzValue(number, "Buzz");
}
return new FizzBuzzValue(number, String.valueOf(number));
}
}
8.3 First-Class Collection（ファーストクラスコレクション）¶
問題: 生の List¶
generateList は List<String> を返していますが、これではリストに対する操作（追加、検索など）がどこでも自由にできてしまいます。
解決: FizzBuzzList¶
コレクションを専用クラスでラップし、ドメインに必要な操作だけを公開します。
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Objects;
public class FizzBuzzList {
private final List<FizzBuzzValue> values;
public FizzBuzzList(List<FizzBuzzValue> values) {
this.values = new ArrayList<>(values);
}
public List<FizzBuzzValue> getValues() {
return new ArrayList<>(values);
}
public FizzBuzzValue get(int index) {
return values.get(index);
}
public int size() {
return values.size();
}
public FizzBuzzList add(List<FizzBuzzValue> newValues) {
List<FizzBuzzValue> combined = new ArrayList<>(values);
combined.addAll(newValues);
return new FizzBuzzList(combined);
}
@Override
public String toString() {
return values.toString();
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (this == obj) {
return true;
}
if (obj == null || getClass() != obj.getClass()) {
return false;
}
FizzBuzzList that = (FizzBuzzList) obj;
return Objects.equals(values, that.values);
}
@Override
public int hashCode() {
return Objects.hash(values);
}
}
First-Class Collection の利点¶
- 防御的コピー: コンストラクタと getter で
new ArrayList<>()を使い、外部からの変更を防ぐ - 不変操作:
addメソッドは新しいFizzBuzzListを返す（元のリストは変更しない） - ドメインロジックの集約: リストに関する操作がこのクラスに集まる
8.4 Factory Method（ファクトリメソッド）¶
問題: 生成ロジックの分散¶
現在、FizzBuzz クラスの createType メソッドでタイプコードから FizzBuzzType を生成しています。しかし、タイプ生成のロジックは FizzBuzzType 自身が知るべき責務です。
解決: 静的ファクトリメソッド¶
FizzBuzzType に create メソッドを追加します。
public abstract class FizzBuzzType {
// ...
public static FizzBuzzType create(int type) {
switch (type) {
case 1:
return new FizzBuzzType01();
case 2:
return new FizzBuzzType02();
case 3:
return new FizzBuzzType03();
default:
throw new IllegalArgumentException(
"該当するタイプは存在しません");
}
}
}
FizzBuzz クラスは FizzBuzzType.create() を呼ぶだけになります。
public FizzBuzz(int typeCode) {
this.type = FizzBuzzType.create(typeCode);
}
8.5 Command パターン¶
問題: 操作の種類¶
FizzBuzz には「1 つの数値を変換する」操作と「リストを生成する」操作があります。これらの操作を オブジェクト として扱うことで、柔軟に切り替えられるようにします。
解決: FizzBuzzCommand¶
import java.util.List;
public interface FizzBuzzCommand {
FizzBuzzValue execute(int number);
FizzBuzzList executeList(int count);
}
単一値コマンド¶
public class FizzBuzzValueCommand implements FizzBuzzCommand {
private final FizzBuzzType type;
public FizzBuzzValueCommand(FizzBuzzType type) {
this.type = type;
}
@Override
public FizzBuzzValue execute(int number) {
return type.generate(number);
}
@Override
public FizzBuzzList executeList(int count) {
throw new UnsupportedOperationException();
}
}
リスト生成コマンド¶
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class FizzBuzzListCommand implements FizzBuzzCommand {
private final FizzBuzzType type;
public FizzBuzzListCommand(FizzBuzzType type) {
this.type = type;
}
@Override
public FizzBuzzValue execute(int number) {
throw new UnsupportedOperationException();
}
@Override
public FizzBuzzList executeList(int count) {
List<FizzBuzzValue> values = new ArrayList<>();
for (int i = 1; i <= count; i++) {
values.add(type.generate(i));
}
return new FizzBuzzList(values);
}
}
Command パターンの利点¶
- 操作のカプセル化: 実行する操作をオブジェクトとして渡せる
- 柔軟な組み合わせ: タイプとコマンドを自由に組み合わせ可能
- 責務の分離: 「何を変換するか」（Type）と「どう実行するか」（Command）が分離
8.6 Null Object パターン¶
問題: 不正なタイプの処理¶
現在、不正なタイプコードを指定すると IllegalArgumentException がスローされます。例外を投げる代わりに、安全なデフォルト動作 を提供するアプローチもあります。
解決: FizzBuzzTypeNotDefined¶
public class FizzBuzzTypeNotDefined extends FizzBuzzType {
@Override
public FizzBuzzValue generate(int number) {
return new FizzBuzzValue(number, String.valueOf(number));
}
}
create メソッドで例外の代わりに FizzBuzzTypeNotDefined を返すこともできます。
public static FizzBuzzType create(int type) {
switch (type) {
case 1:
return new FizzBuzzType01();
case 2:
return new FizzBuzzType02();
case 3:
return new FizzBuzzType03();
default:
return new FizzBuzzTypeNotDefined();
}
}
注: 本プロジェクトでは不正なタイプを早期に検出するため、例外スローを維持します。Null Object パターンは「例外よりも安全なデフォルト動作が適切な場合」に使用します。
8.7 リファクタリング後のクラス構造¶
8.8 まとめ¶
この章では 5 つのデザインパターンを適用しました。
| パターン | クラス | 効果 |
|---|---|---|
| Value Object | FizzBuzzValue |
プリミティブ型への執着を排除 |
| First-Class Collection | FizzBuzzList |
コレクション操作をドメインに集約 |
| Factory Method | FizzBuzzType.create() |
生成ロジックを一箇所に集約 |
| Command | FizzBuzzCommand 階層 |
操作をオブジェクトとしてカプセル化 |
| Null Object | FizzBuzzTypeNotDefined |
null/例外の代わりに安全なデフォルト |
リファクタリングの原則¶
プリミティブ型への執着（Primitive Obsession）を避け、ドメインの概念をオブジェクトで表現する。
次の第 9 章では、SOLID 原則に基づいてモジュール設計を行い、パッケージ構造を整理します。