Java中級

中級 Javaで学ぶオブジェクト指向設計｜ケーススタディ編

 

導入

オブジェクト指向設計は、ソフトウェア開発における重要なアプローチの一つであり、特に大規模なシステムや複雑なビジネスロジックを扱う場合にその真価を発揮します。本記事では、架空のプロジェクトを通じて、Javaを用いたオブジェクト指向設計の実践的な適用方法を探ります。

教科書レベルの解説（オブジェクト指向設計）

重要な概念の整理

オブジェクト指向設計では、主に以下の4つの基本概念が重要です。

  • カプセル化: データとその操作を一つの単位としてまとめ、外部からのアクセスを制限します。
  • 継承: 既存のクラスを基に新しいクラスを作成し、共通の機能を再利用します。
  • ポリモーフィズム: 同じ操作が異なるオブジェクトに対して異なる動作をする能力です。
  • 抽象化: 複雑なシステムを単純なモデルにまとめ、重要な要素に焦点を当てます。

コード例（Java）


abstract class Shape {
    abstract double area();
}

class Circle extends Shape {
    private double radius;

    Circle(double radius) {
        this.radius = radius;
    }

    @Override
    double area() {
        return Math.PI * radius * radius;
    }
}

class Rectangle extends Shape {
    private double width;
    private double height;

    Rectangle(double width, double height) {
        this.width = width;
        this.height = height;
    }

    @Override
    double area() {
        return width * height;
    }
}

public class ShapeAreaCalculator {
    public static double totalArea(Shape[] shapes) {
        double total = 0;
        for (Shape shape : shapes) {
            total += shape.area();
        }
        return total;
    }
}

コードの行ごとの解説

  1. 抽象クラスShapeを定義し、areaメソッドを抽象メソッドとして宣言します。

  2. CircleクラスはShapeを継承し、半径を持ち、areaメソッドをオーバーライドして面積を計算します。

  3. Rectangleクラスも同様にShapeを継承し、幅と高さを持ち、面積を計算します。

  4. ShapeAreaCalculatorクラスには、Shapeの配列を受け取り、全ての形状の面積を合計するtotalAreaメソッドがあります。

ケーススタディ編

架空のプロジェクトとして、図形の面積を計算するアプリケーションを考えます。プロジェクトの初期段階では、円と長方形の面積を計算する機能が必要とされました。最初はそれぞれの図形に対して独立したクラスを作成し、計算ロジックを直接クラス内に実装しました。しかし、図形が増えるにつれて、各図形ごとに計算ロジックを持つことが煩雑になり、メンテナンスが困難になりました。

そこで、オブジェクト指向設計の原則に従い、Shapeという抽象クラスを作成し、各図形クラスがこのクラスを継承する形に変更しました。このアプローチにより、新しい図形を追加する際には新しいクラスを作成し、areaメソッドを実装するだけで済み、コードの再利用性が向上しました。

さらに、ShapeAreaCalculatorクラスを導入したことで、図形の配列を渡すだけで全ての面積を一括計算できるようになり、柔軟性が増しました。この設計の落とし穴としては、図形が増えすぎると配列の管理が煩雑になる可能性があるため、今後の拡張性についても考慮する必要があります。

まとめ

  • オブジェクト指向設計を用いることで、コードの再利用性と可読性が向上する。
  • 抽象クラスやインターフェースを活用し、異なる図形の共通の振る舞いを定義することが重要。
  • プロジェクトの進行に伴い、設計を見直すことでメンテナンス性を高めることができる。
RELATED POST