Template Methodパターン

0. はじめに

この記事では、Template Methodパターンについて、以下の3点に分けて説明します。

• 定義と利点
  Template Methodパターンの概要とその利点について説明します。
• 主要なコンポーネント
  パターンの主要な構成要素について詳しく解説します。
• 実装例
  実際にJavaでTemplate Methodパターンを使ったコード例を紹介し、どのように実装するのかを説明します。

1. 定義と利点

Template Methodパターンは、スーパークラスでアルゴリズムの「枠組み」を定義し、その中の一部の処理をサブクラスで「具体的な内容」として実装させるデザインパターンです。このパターンにより、アルゴリズムの基本的な流れは変更せずに、個々の処理だけをサブクラスで変更できるようになります。

このパターンを使用すると、以下のような利点があります。

• コードの再利用性: アルゴリズムの枠組みをスーパークラスにまとめることで、共通の処理部分を再利用できます
• 拡張性: サブクラスで詳細部分を変更・追加できるため、新たな処理を加えることが容易になります
• 一貫性の維持: アルゴリズムの流れや順序がスーパークラスで決まっているため、異なるサブクラスでも同じ流れで処理を行うことができます。これにより、コードの一貫性を保つことができます
• 管理の容易さ: アルゴリズムの変更があった場合、スーパークラスで修正するだけで全てのサブクラスに反映されるため、メンテナンスが容易です

例えば、Webページを生成するアルゴリズムを考えた場合、テンプレートメソッドパターンを使うと、ページの「基本的な構成」はスーパークラスに実装し、ページの「具体的な内容」や「レイアウト」をサブクラスに実装することができます。これにより、基本構造は共通に保ちながら、ページの内容やデザインを柔軟に変更できます。

Template Methodパターンは、特にアルゴリズムの骨組みを変更することなく、具体的な処理部分だけを変更したい場合に非常に有効です。

2. 主要なコンポーネント

Template Methodパターンは、次の主要なコンポーネントから構成されています。

• AbstractClass（抽象クラス）

  • アルゴリズムを記載します
  • 抽象メソッドを宣言します

• ConcreteClass（具象クラス）

  • 抽象メソッドの具体的な処理を実装します

3. 実装例

実装例ではクラス図とコードの2点に分けて記載します。

クラス図

Template Methodパターンのクラス図を示します。この図では、抽象クラスと具象クラスの関係が示されています。

コード

以下はTemplateMethodパターンを実際に実行するためのコードです。

// AbstractDisplay.java
// 抽象クラス①
public abstract class AbstractDisplay {
  protected abstract void open();
  protected abstract void print();
  protected abstract void close();
  // final修飾子によりサブクラスでアルゴリズムをオーバーライドさせない
  public final void display() {
    open();
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
      print();
    }
    close();
  }
}


// CharDisplay.java
// 具象クラス①
public class CharDisplay extends AbstractDisplay {
  private char ch;
  public CharDisplay(char ch) {
    this.ch = ch;
  }
  public void open() {
    System.out.print("<<");
  }
  public void print() {
    System.out.print(ch);
  }
  public void close() {
    System.out.println(">>");
  }
}


// StringDisplay.java
// 具象クラス②
public class StringDisplay extends AbstractDisplay {
  private String string;
  private int width;
  public StringDisplay(String string) {
    this.string = string;
    this.width = string.getBytes().length;
  }
  public void open() {
    printLine();
  }
  public void print() {
    System.out.println("|" + string + "|");
  }
  public void close() {
    printLine();
  }
  private void printLine() {
    System.out.print("+");
    System.out.print("+");
    for (int i = 0; i < width; i++) {
      System.out.print("-");
    }
    System.out.println("+");
  }
}


// TemplateMethodTest.java
// 実行コードを記載
public class  TemplateMethodTest {
  public static void main(String[] args) {
    AbstractDisplay d1 = new CharDisplay('H');
    AbstractDisplay d2 = new StringDisplay("Hello, world.");
    AbstractDisplay d3 = new StringDisplay("こんにちは。");
    d1.display();
    d2.display();
    d3.display();
  }
}

参考文献

この記事は以下の情報を参考にして執筆しました。
増補改訂版 Java言語で学ぶデザインパターン入門