Commandパターン とは？
一言で言うと、
操作をオブジェクトとして扱う方法です。
詳しく言うと、
オブジェクトの操作を「コマンド」というオブジェクトとしてカプセル化するデザインパターンです。このパターンを使うことで、操作を遅延実行したり、操作の履歴を管理したり、操作をキューに保存して順番に実行したりできます。
日常での具体例
テレビのリモコン
リモコンのボタンは、各ボタンに割り当てられたコマンドを実行します。ボタンを押すとテレビがその指示に従って動作します。
Commandパターンのメリット
1. コマンドの抽象化により柔軟性が向上する
コマンド（操作）をオブジェクトとして抽象化することで、操作自体を柔軟に扱えるようになります。たとえば、異なる種類のコマンドを同じインターフェースで扱えるため、コードの拡張性や保守性が向上します。
例: スマートホームアプリで「ライトをつける」「エアコンをつける」などの操作をそれぞれCommandクラスとして実装することで、共通のリモコンで操作を切り替え可能。
2. 操作の履歴管理や再実行が容易
実行されたコマンドを記録することで、操作の履歴を管理したり、Undo/Redo機能を実装することが簡単になります。
例: テキストエディタで「文字を入力」「削除」などの操作をCommandオブジェクトにすることで、Undo機能を簡単に実装可能。
Commandパターンのデメリット
1. クラス数が増加する
各操作に対応するCommandクラスを作成する必要があるため、コード量が増え、クラス設計が複雑になることがあります。
例: 家電製品をコントロールするアプリで、家電ごとに「オン」「オフ」のコマンドを個別に作成すると、クラスが増えて管理が難しくなる。
2. 単純な操作には過剰設計になる
操作が少なくシンプルな場合、Commandパターンを採用することで逆にコードが複雑化し、開発効率が低下することがあります。
例: 単純にライトをオン・オフするだけのアプリでCommandパターンを採用すると、コード量が増えるだけでメリットが得られにくい。
他のデザインパターンとの関連性
- Observerパターン：Commandパターンと組み合わせて、コマンドの実行を監視したり、通知したりすることができます。
- Mementoパターン：Commandパターンと組み合わせて、操作の履歴管理やUndo/Redo機能を実装する際に使用されることがあります。
Commandパターンをコードで説明
今回、想定するケース
シンプルな家電制御システムを考えます。ライトのON/OFF操作をCommandパターンで実装します。
今回のケースのポイント
1. 操作の抽象化:
Commandインターフェースを介して操作を抽象化しているため、リモコンは具体的なライトやその操作方法に依存しません。
2. 高い柔軟性:
別のデバイス（エアコンやテレビなど）の操作コマンドを同じインターフェースを通じて扱えます。
クラス図
サンプルコード
interface Command {
execute(): void;
}
class Light {
turnOn(): void {
console.log("ライトをつけました");
}
turnOff(): void {
console.log("ライトを消しました");
}
}
class LightOnCommand implements Command {
private light: Light;
constructor(light: Light) {
this.light = light;
}
execute(): void {
this.light.turnOn();
}
}
class LightOffCommand implements Command {
private light: Light;
constructor(light: Light) {
this.light = light;
}
execute(): void {
this.light.turnOff();
}
}
class RemoteControl {
private command: Command;
setCommand(command: Command): void {
this.command = command;
}
pressButton(): void {
this.command.execute();
}
}
// 使用例
const light = new Light();
const lightOn = new LightOnCommand(light);
const lightOff = new LightOffCommand(light);
const remote = new RemoteControl();
remote.setCommand(lightOn);
remote.pressButton(); // 出力: ライトをつけました
remote.setCommand(lightOff);
remote.pressButton(); // 出力: ライトを消しました
シーケンス図
コードの解説
1. Commandインターフェース
interface Command {
execute(): void;
}
- 目的: 全てのコマンドの共通インターフェースを定義。
-
メソッド:
executeメソッドが定義されており、全てのコマンドがこのメソッドを実装します。
2. Lightクラス
class Light {
turnOn(): void {
console.log("ライトをつけました");
}
turnOff(): void {
console.log("ライトを消しました");
}
}
- 目的: 実際に操作される「ライト」を表現するクラス。
-
メソッド:
-
turnOn(): ライトをオンにする。 -
turnOff(): ライトをオフにする。
-
3. LightOnCommandクラスとLightOffCommandクラス
class LightOnCommand implements Command {
private light: Light;
constructor(light: Light) {
this.light = light;
}
execute(): void {
this.light.turnOn();
}
}
class LightOffCommand implements Command {
private light: Light;
constructor(light: Light) {
this.light = light;
}
execute(): void {
this.light.turnOff();
}
}
- 目的: 各コマンド（ライトのオン/オフ）を実装する具体的なコマンドクラス。
-
構造:
-
LightOnCommandは、executeメソッドでlight.turnOn()を呼び出します。 -
LightOffCommandは、executeメソッドでlight.turnOff()を呼び出します。
-
-
依存性注入: コンストラクタで
Lightインスタンスを受け取り、そのインスタンスを操作します。
4. RemoteControlクラス
class RemoteControl {
private command: Command;
setCommand(command: Command): void {
this.command = command;
}
pressButton(): void {
this.command.execute();
}
}
- 目的: 操作（コマンド）を呼び出すリモコンを表現するクラス。
-
機能:
-
setCommand(command: Command): 実行するコマンドを設定。 -
pressButton(): 現在設定されたコマンドのexecuteメソッドを呼び出します。
-
- 利点: コマンドが抽象化されているため、リモコンの実装はコマンドの具体的な中身に依存しません。
5. 使用例
const light = new Light();
const lightOn = new LightOnCommand(light);
const lightOff = new LightOffCommand(light);
const remote = new RemoteControl();
remote.setCommand(lightOn);
remote.pressButton(); // 出力: ライトをつけました
remote.setCommand(lightOff);
remote.pressButton(); // 出力: ライトを消しました
-
ライトのインスタンスを作成:
-
Lightクラスでライトを表現。
-
-
オン/オフコマンドを作成:
-
LightOnCommandとLightOffCommandを作成し、それぞれlightインスタンスを操作するように設定。
-
-
リモコンにコマンドを設定:
-
setCommandでリモコンにコマンドを登録。
-
-
ボタンを押して実行:
-
pressButtonで現在設定されているコマンドを実行。
-
コードの動作フロー
- ユーザーがリモコンに操作（コマンド）を登録。
- リモコンのボタンを押すと、登録された操作（コマンド）が実行される。
- 実際の動作（ライトのオン/オフ）はコマンドを通じて呼び出される。
Commandパターンが用いられるケース
1. GUIアプリケーションでの操作の実装
具体例: テキストエディタでの編集操作（コピー、ペースト、元に戻す）をCommandパターンで実装することで、操作の履歴管理やUndo/Redo機能を簡単に実現できます。
2. 非同期処理や遅延実行が必要な場合
具体例: バッチ処理システムで、複数の処理をキューに入れて順番に実行する場合、各処理をCommandオブジェクトとして扱うことで、柔軟な実行制御が可能になります。
まとめ
Commandパターンは、操作をオブジェクトとしてカプセル化することで、操作の柔軟な管理や拡張を可能にします。このパターンを使用することで、操作の履歴管理、Undo/Redo機能の実装、非同期処理の制御などが容易になります。ただし、単純な操作に対しても適用すると複雑になる可能性があるため、適切な場面で使用することが重要です。