Java上級

上級 Javaで実装するデザインパターン実践集｜解説編

 

導入

デザインパターンは、ソフトウェア開発において再利用可能な解決策を提供します。特に、Javaのようなオブジェクト指向言語では、デザインパターンを適切に適用することが、コードの可読性や保守性を向上させる鍵となります。本記事では、実務で遭遇する具体的なシチュエーションに基づいたデザインパターンの実践を通じて、上級エンジニアとしてのスキルを磨くことを目指します。

教科書レベルの解説（デザインパターン実践）

重要な概念の整理

デザインパターンには、生成に関するパターン、構造に関するパターン、振る舞いに関するパターンがあります。特に、振る舞いに関するパターンは、オブジェクト間の相互作用を管理するために重要です。このセクションでは、特定の振る舞いパターンに焦点を当て、実際の業務で役立つ視点を提供します。

コード例（Java）


import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

// 監視対象
interface Subject {
    void attach(Observer observer);
    void detach(Observer observer);
    void notifyObservers();
}

// 監視者
interface Observer {
    void update(String message);
}

// 具体的な監視対象
class ConcreteSubject implements Subject {
    private List observers = new ArrayList<>();
    private String state;

    public void setState(String state) {
        this.state = state;
        notifyObservers();
    }

    public String getState() {
        return state;
    }

    public void attach(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }

    public void detach(Observer observer) {
        observers.remove(observer);
    }

    public void notifyObservers() {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update(state);
        }
    }
}

// 具体的な監視者
class ConcreteObserver implements Observer {
    private String name;

    public ConcreteObserver(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void update(String message) {
        System.out.println(name + " received update: " + message);
    }
}

// メインクラス
public class ObserverPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();
        ConcreteObserver observer1 = new ConcreteObserver("Observer 1");
        ConcreteObserver observer2 = new ConcreteObserver("Observer 2");

        subject.attach(observer1);
        subject.attach(observer2);

        subject.setState("State 1");
        subject.setState("State 2");
    }
}

コードの行ごとの解説

  1. Subjectインターフェース: 監視対象の基本的なメソッドを定義します。
  2. Observerインターフェース: 監視者が実装すべきメソッドを定義します。
  3. ConcreteSubjectクラス: 監視対象の具体的な実装で、状態を保持し、監視者に通知する機能を持ちます。
  4. setStateメソッド: 状態を変更し、変更を通知するメソッドです。
  5. ConcreteObserverクラス: 監視者の具体的な実装で、通知を受け取った際の動作を定義します。
  6. mainメソッド: 監視対象と監視者を作成し、状態の変更を通じて通知の流れを確認します。

解説編

Observerパターンは、オブジェクト間の依存関係を減少させ、システムの拡張性を高める役割を果たします。特に、リアルタイムデータの更新が求められるアプリケーションにおいて、このパターンが効果を発揮します。例えば、株価の変動をリアルタイムで通知するシステムや、ユーザーのアクティビティに応じて動的に更新されるダッシュボードなどが考えられます。

ただし、Observerパターンには注意が必要です。特に、監視者が多くなりすぎると、通知のオーバーヘッドが発生し、パフォーマンスに影響を与える可能性があります。このため、監視者の管理や通知の最適化を行うことが重要です。例えば、特定の条件下でのみ通知を行うフィルタリング機能を実装することで、無駄な通知を減らし、システムの効率を向上させることができます。

まとめ

  • Observerパターンは、オブジェクト間の依存関係を管理しやすくします。
  • 実務での適用においては、監視者の数や通知の最適化を考慮することが重要です。
  • このパターンは、他のプログラミング言語にも応用可能で、柔軟な設計を実現します。
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