Prototypeパターン

Protytypeパターン

クラスからインスタンスを生成するのではなく、インスタンスから別のインスタンスを作り出す。原型となる、模範となるインスタンスを元に新しいインスタンスを作る。

Prototype(原型)の役

インスタンスをコピーして新しいインスタンスを作るためのメソッドを定める。

package framework;

public interface Product extends Cloneable {
    // 「使う」ためのメソッド。使うが何を意味するかはサブクラスの実装に任されている
    public abstract void use(String s);
    // インスタンスの複製を行う
    public abstract Product createClone();
}

ConcretePrototype(具体的な原型)の役

インスタンスをコピーして新しいインスタンスを作るメソッドを実際に実装する。

import framework.Product;

public class MessageBox implements Product {
    private char decochar;

    public MessageBox(char decochar) {
        this.decochar = decochar;
    }

    @Override
    public void use(String s) {
        int length = s.getBytes().length;
        for (int i = 0; i < length + 4; i++) {
            System.out.print(decochar);
        }
        System.out.println("");
        System.out.println(decochar + " " + s + " " + decochar);
        for (int i = 0; i < length + 4; i++) {
            System.out.print(decochar);

        }
        System.out.println("");
    }

    @Override
    public Product createClone() {
        Product p = null;
        try {
            p = (Product)clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return p;
    }

}

import framework.Product;

public class UnderlinePen implements Product {
    private char ulchar;

    public UnderlinePen(char ulchar) {
        this.ulchar = ulchar;
    }

    @Override
    public void use(String s) {
        int length = s.getBytes().length;
        System.out.println("\"" + s + "\"");
        System.out.print(" ");
        for (int i = 0; i < length; i++) {
            System.out.print(ulchar);
        }
        System.out.println("");
    }

    @Override
    public Product createClone() {
        Product p = null;
        try {
            p = (Product)clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return p;
    }
}

Client(利用者)の役

インスタンスをコピーするメソッドを利用して、新しいインスタンスを作る。

package framework;
import java.util.HashMap;

/**
 * Productインターフェースを利用してインスタンスの複製を行うクラス
 */
public class Manager {
    private HashMap<String, Product> showcase = new HashMap<>();

    public void register(String name, Product proto) {
        showcase.put(name, proto);
    }
    public Product create(String protoname) {
        Product p = showcase.get(protoname);
        return p.createClone();
    }
}

呼び出し元

import framework.Manager;
import framework.Product;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        // 準備
        Manager manager = new Manager();
        UnderlinePen upen = new UnderlinePen('~');
        MessageBox mbox = new MessageBox('*');
        MessageBox sbox = new MessageBox('/');
        manager.register("strong message", upen);
        manager.register("warning box", mbox);
        manager.register("slash box", sbox);

        // 生成
        Product p1 = manager.create("strong message");
        p1.use("Hello, world");
        Product p2 = manager.create("warning box");
        p2.use("Hello, world");
        Product p3 = manager.create("slash box");
        p3.use("Hello, world");
    }
}
// "Hello, world"
//  ~~~~~~~~~~~~
// ****************
// * Hello, world *
// ****************
// ////////////////
// / Hello, world /
// ////////////////

Prototypeが必要な理由

インスタンスを作りたい場合、単純に new Something()とすればよいと思うが、以下のような場合に効力を発揮する。

種類が多すぎてクラスにまとめられない場合

今回のプログラムでは3つのひな型が登場した。
'~'を使って文字列に下線を引くもの
'*'を使って文字列に枠をつけるもの
'/'を使って文字列に枠をつけるもの

今回の例はシンプルなもののためひな型は3つだが、その気になればいくらでも多くの種類を作ることができる。
それらを全て別々のクラスにしてしまっては、クラスの数が多くなりすぎてソースを管理しずらくなる。

クラスからのインスタンス生成が難しい場合

ユーザが操作を行って作った図形を表すインスタンスと同じものを作りたい場合、クラスを使うのではなく、インスタンスをコピーして作る方が簡単。

フレームワークと生成するインスタンスを分けたい場合

サンプルプログラムではインスタンスのコピーを行う部分(clone)をframeworkパッケージに閉じ込めている。
Managerクラスのcreateメソッドには、クラス名の代わりに"strong message"といった文字列をインスタンス生成のための名前として与えている。
これはJava言語が備えているインスタンス生成の機構であるnew Something()という形式をより汎用にし、クラス名の束縛からフレームワークを分離していると言える。

こちらを参考にさせていただきました。
増補改訂版Java言語で学ぶデザインパターン入門