Facadeパターンとは？

一言で言うと、

複雑な仕組みをシンプルな窓口(インターフェース)で扱えるようにするデザインパターンです。

詳しく言うと、

Facade（ファサード）とは、フランス語で「正面」「窓口」という意味の単語です。
たくさんの部品がある複雑なシステムを、簡単な操作で動かせるようにする仕組みです。難しいことは裏でやってくれて、表側は「これを押せば全部動くよ！」みたいな感じです。

日常での具体例

自動販売機
お金を入れてボタンを押すだけで飲み物が出てきますが、内部ではお金を数えたり、在庫を確認したりしています。

Facadeパターンのメリット

使いやすくなる
ユーザーが複雑な仕組みを意識せずに使えるようになります。
- 例: テレビのリモコンで「音量を上げる」ボタンを押すだけで音量が上がる。
システムの変更に強い
内部の部品を変更しても、窓口の仕組みを保てば影響が少ないです。
- 例: テレビの内部パーツを最新モデルに変えても、リモコンの操作方法は同じ。

Facadeパターンのデメリット

シンプルさの裏で複雑さが隠れる
表面が簡単になる代わりに、裏の仕組みが複雑になることがあります。
- 例: 自動販売機が壊れた場合、内部の仕組みが理解できないと直せない。
拡張性が落ちることがある
窓口を作ることで、個別の部品を直接操作しにくくなる場合があります。
- 例: テレビのリモコンでは細かい設定ができない場合がある。

Facadeパターンをコードで説明

今回、想定するケース

以下は、自動販売機を題材にした Facadeパターン の例です。

クラス図

サンプルコード

// お金の管理をするクラス
class MoneyHandler {
  private insertedAmount: number = 0;

  acceptMoney(amount: number) {
    this.insertedAmount += amount;
    console.log(`¥${amount} を受け取りました。現在の合計: ¥${this.insertedAmount}`);
  }

  validateMoney(): boolean {
    if (this.insertedAmount >= 100) {
      console.log("十分なお金が投入されています。");
      return true;
    } else {
      console.log("お金が不足しています。");
      return false;
    }
  }

  resetMoney() {
    this.insertedAmount = 0;
  }
}

// 在庫を管理するクラス
class InventoryManager {
  private inventory: { [key: string]: number } = {
    "コーラ": 5,
    "お茶": 3,
    "水": 2,
  };

  checkStock(productName: string): boolean {
    if (this.inventory[productName] && this.inventory[productName] > 0) {
      console.log(`${productName} の在庫があります。`);
      return true;
    } else {
      console.log(`${productName} は在庫切れです。`);
      return false;
    }
  }

  dispenseProduct(productName: string) {
    if (this.inventory[productName] > 0) {
      this.inventory[productName]--;
      console.log(`${productName} を出しました。残り在庫: ${this.inventory[productName]}`);
    }
  }
}

// ディスプレイ用のクラス
class Display {
  showMessage(message: string) {
    console.log(`ディスプレイ: ${message}`);
  }
}

// Facadeクラス
class VendingMachineFacade {
  private moneyHandler: MoneyHandler;
  private inventoryManager: InventoryManager;
  private display: Display;

  constructor() {
    this.moneyHandler = new MoneyHandler();
    this.inventoryManager = new InventoryManager();
    this.display = new Display();
  }

  insertMoney(amount: number) {
    this.moneyHandler.acceptMoney(amount);
  }

  selectProduct(productName: string) {
    this.display.showMessage(`${productName} を選びました。`);

    if (this.moneyHandler.validateMoney() && this.inventoryManager.checkStock(productName)) {
      this.inventoryManager.dispenseProduct(productName);
      this.moneyHandler.resetMoney();
      this.display.showMessage("ありがとうございました！");
    } else {
      this.display.showMessage("操作を完了できませんでした。");
    }
  }
}

// 使用例
const vendingMachine = new VendingMachineFacade();

// お金を入れて商品を購入する例
vendingMachine.insertMoney(50);
vendingMachine.insertMoney(50);
vendingMachine.selectProduct("コーラ");

vendingMachine.insertMoney(100);
vendingMachine.selectProduct("お茶");

vendingMachine.insertMoney(100);
vendingMachine.selectProduct("水");

コードの解説

1. クラスごとの役割を解説

MoneyHandlerクラス

お金の管理を担当します。

insertedAmount:
- 現在投入されているお金の合計金額を記録するプライベート変数。
acceptMoney(amount: number):
- 投入された金額をinsertedAmountに加算し、現在の合計金額を表示。
validateMoney():
- insertedAmountが100円以上かどうかをチェックし、十分ならtrue、不足していればfalseを返す。
resetMoney():
- insertedAmountを0にリセット。

InventoryManagerクラス

在庫の管理を担当します。

inventory:
- 商品名をキー、在庫数を値とするオブジェクト。初期在庫は「コーラ: 5本、お茶: 3本、水: 2本」。
checkStock(productName: string):
- 指定された商品が在庫に存在し、かつ在庫数が1以上ならtrueを返す。在庫切れの場合はfalseを返す。
dispenseProduct(productName: string):
- 指定された商品の在庫数を1減らし、残り在庫数を表示。

Displayクラス

ディスプレイ表示を担当します。

showMessage(message: string):
- 指定されたメッセージをコンソールに表示。

VendingMachineFacadeクラス

Facade（統一インターフェース）としての役割を担い、内部の複数のクラスを一元管理します。

コンストラクタ:
- MoneyHandler、InventoryManager、Displayのインスタンスを生成。
insertMoney(amount: number):
- MoneyHandlerのacceptMoneyメソッドを呼び出してお金を投入。
selectProduct(productName: string):
- 商品を選択し、次の手順を実行:
  1. Displayで選択した商品名を表示。
  2. MoneyHandlerのvalidateMoneyでお金が十分か確認。
  3. InventoryManagerのcheckStockで在庫があるか確認。
  4. 両方がtrueなら:
    - 商品を出す。
    - お金をリセット。
    - "ありがとうございました！"と表示。
  5. どちらかがfalseなら:
    - "操作を完了できませんでした。"と表示。

2. 使用例

ケース1: コーラ購入

vendingMachine.insertMoney(50); // ¥50 を投入
vendingMachine.insertMoney(50); // ¥50 を追加投入（合計¥100）
vendingMachine.selectProduct("コーラ"); // コーラを選択

合計¥100が投入され、validateMoneyはtrue。
コーラの在庫が確認され、在庫があるためcheckStockはtrue。
コーラが出され、insertedAmountはリセットされる。
"ありがとうございました！"が表示。

ケース2: お茶購入

vendingMachine.insertMoney(100); // ¥100 を投入
vendingMachine.selectProduct("お茶"); // お茶を選択

¥100が投入され、validateMoneyはtrue。
お茶の在庫が確認され、在庫があるためcheckStockはtrue。
お茶が出され、insertedAmountはリセットされる。
"ありがとうございました！"が表示。

ケース3: 水購入

vendingMachine.insertMoney(100); // ¥100 を投入
vendingMachine.selectProduct("水"); // 水を選択

¥100が投入され、validateMoneyはtrue。
水の在庫が確認され、在庫があるためcheckStockはtrue。
水が出され、insertedAmountはリセットされる。
"ありがとうございました！"が表示。

Facadeパターンが用いられるケース

複雑なシステムを簡単に使いたい場合
- ケース: ソフトウェアの内部が複雑でも、ユーザーにはシンプルなインターフェースを提供したい。
- 具体例: ゲームエンジンで、「キャラクターを動かす」という簡単なコマンドで内部の物理演算を隠す。
複数の部品を一括管理したい場合
- ケース: 複数のコンポーネントをまとめて扱いたい。
- 具体例: 家のスマートデバイスをアプリで一括操作する。

まとめ

Facadeパターンは、「複雑なものをシンプルに操作する」ための便利な仕組みです。ただし、内部の複雑さが隠れるので、仕組みを理解しておくことも大切です。

参考サイト