Factory Methodパターン

0. はじめに

この記事では、Factory 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
  Factory 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Factory 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

Factory Methodパターンは、オブジェクトの生成をサブクラスに任せるデザインパターンです。スーパークラスでオブジェクト生成のための「メソッドの枠組み」を定義し、具体的なオブジェクトの生成方法をサブクラスに実装させます。これにより、クライアントコードは具象クラスに依存せず、生成される製品の種類を変更することができます。

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: オブジェクト生成のロジックを共通化でき、再利用性が向上します
• 拡張性: 新たな製品クラスを追加する際に、クライアントコードの変更が不要になるため、拡張が容易です
• 柔軟性: 生成するオブジェクトを動的に決定できるため、柔軟な設計が可能です
• 依存性の低減: クライアントコードは具象クラスを直接知ることなく、インターフェースや抽象クラスに依存するため、依存性が低減します

例えば、異なる種類のドキュメント（PDF、Wordなど）を生成する場合、Factory Methodパターンを使うと、ドキュメントの生成方法をサブクラスに任せ、共通の生成ロジックをスーパークラスに持たせることができます。

Factory Methodパターンは、生成されるオブジェクトの種類が決まっていない、または変更される可能性がある場合に有効です。

2. 主要なコンポーネント

Factory Methodパターンは、次の主要なコンポーネントで構成されています。

• Product（製品）
  • 生成される製品の共通インタフェースを定義します
• Creator（作成者）
  • Factory Methodを定義する抽象クラスを実装します
• ConcreteProduct（具体的製品）
  • 実際に生成される製品クラスで、Productインターフェースを実装します
• ConcreteCreator（具体的作成者）
  • Factory Methodを具体的に実装するクラスです

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

Factory Methodパターンのクラス図を示します。

コード

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

// Product.java
// 製品の共通インタフェースを定める
package framework;

public abstract class Product {
  public abstract void use();
}


// Factory.java
// Factory Methodを定義する抽象クラス
package framework;

public abstract class Factory {
  // 継承されないので抽象クラスにコンストラクタは不要
  public final Product create(String owner) {
    Product p = createProduct(owner);
    registerProduct(p);
    return p;
  }
  protected abstract Product createProduct(String owner);
  protected abstract void registerProduct(Product product);
}


// IDCard.java
// Productインターフェースを実装する
package idcard;
import framework.*;

public class IDCard extends Product {
  private String owner;
  private int serial;
  // コンストラクタがprivateなのでIDCardの生成にはこのpackageを経由しなければならない
  IDCard(String owner, int serial) {
    System.out.println(owner + "(" + serial + ")" + "のカードを作ります。");
    this.owner = owner;
    this.serial = serial;
  }
  public void use() {
    System.out.println(owner + "(" + serial + ")" + "のカードを使います。");
  }
  public String getOwner() {
    return owner;
  }
  public int getSerial() {
    return serial;
  }
}


// IDCardFactory.java
// createProduct, registerProductの中身を実装する
package idcard;
import framework.*;
import java.util.*;

public class IDCardFactory extends Factory {
  private HashMap<Integer, String> database = new HashMap<>();
  private int serial = 100;
  protected Product createProduct(String owner) {
    return new IDCard(owner, serial++);
  }
  protected void registerProduct(Product product) {
    IDCard card = (IDCard)product;
    database.put(new Integer(card.getSerial()), card.getOwner());
  }
  public HashMap<Integer, String> getDatabase() {
    return database;
  }
}


// FactoryTest.java
// 実行処理
import framework.*
import idcard.*;

public class FactoryTest {
  public static void main(String[] args) {
    Factory factory = new IDCardFactory();
    Product card1 = factory.create("田中克弥");
    Product card2 = factory.create("たなかかつや");
    Product card3 = factory.create("TANAKA KATSUYA");
    card1.use();
    card2.use();
    card3.use();
  }
}

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