【デザインパターン】プロトタイプパターン解説（Flutter / Android 実例付き）

1. パターンの意図

プロトタイプ（Prototype） パターンは、既存のオブジェクトをコピーして新しいインスタンスを生成する デザインパターンです。

解決する問題

• 複雑な初期化処理を毎回走らせたくない
• new を使ってゼロからオブジェクトを構築するのではなく、既存オブジェクトを土台にして効率的に複製したい
• 生成時に「元の設定を保ちつつ、一部だけ変更したい」ケース

ポイント

• clone() / copy() でオブジェクトを複製
• 初期化コストの削減
• 元のオブジェクトをひな型（Prototype）として利用

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2. UML 図

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3. Flutter / Dart 実装例

3.1 プロトタイプのインターフェース

abstract class Prototype<T> {
  T clone();
}

3.2 具体クラス

class User implements Prototype<User> {
  final String name;
  final int age;
  final String? email;

  User(this.name, this.age, {this.email});

  @override
  User clone() => User(name, age, email: email);

  User copyWith({String? name, int? age, String? email}) {
    return User(
      name ?? this.name,
      age ?? this.age,
      email: email ?? this.email,
    );
  }

  @override
  String toString() => 'User(name: $name, age: $age, email: $email)';
}

3.3 利用例

void main() {
  var user1 = User("Anna", 25, email: "[e-mail]");
  var user2 = user1.clone();
  var user3 = user1.copyWith(name: "Bob");

  print(user1); // User(name: Anna, age: 25, email: [e-mail])
  print(user2); // User(name: Anna, age: 25, email: [e-mail])
  print(user3); // User(name: Bob, age: 25, email: [e-mail])
}

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4. Android / Kotlin 実装例

4.1 Prototype インターフェース

interface Prototype<T> {
    fun clone(): T
}

4.2 具体クラス

data class User(
    val name: String,
    val age: Int,
    val email: String? = null
) : Prototype<User> {
    override fun clone(): User = copy()
}

4.3 利用例

fun main() {
    val user1 = User("Anna", 25, "[e-mail]")
    val user2 = user1.clone()
    val user3 = user1.copy(name = "Bob")

    println(user1) // User(name=Anna, age=25, email=[e-mail])
    println(user2) // User(name=Anna, age=25, email=[e-mail])
    println(user3) // User(name=Bob, age=25, email=[e-mail])
}

💡 Kotlin の data class はデフォルトで copy() を備えているため、Prototype パターンの実装が非常に簡単。

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5. メリット / デメリット

メリット

• 初期化コストを削減（新規生成より速い）
• 既存オブジェクトをテンプレートにできる
• 元のオブジェクトを変更せず、部分的に変更したコピーを作れる

デメリット

• 深いコピー vs 浅いコピー の問題（ネストされたオブジェクトをどう扱うか）
• 複製対象が複雑すぎると実装が大変

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6. 実務ユースケース

Flutter

• copyWith パターン（TextStyle, ThemeData など Flutter 標準でも多用）
• Widget の設定テンプレートを元に部分変更
• ネットワークレスポンスモデルの複製

Android (Kotlin)

• data class.copy() によるモデル複製
• ViewModel 内の状態管理（Immutable モデルの部分更新）
• 設定オブジェクトのテンプレート化

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7. 実装上の注意点

Flutter / Dart

• copyWith を定義するのが事実上の標準
• freezed パッケージを使うと自動生成できる

Android / Kotlin

• data class の copy() が事実上の Prototype 実装
• ネストオブジェクトを含む場合は deep copy をどう扱うか設計要

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8. どんなときに使う？

• 同じようなオブジェクトを多数生成したいとき
• 一部だけ変更した新インスタンスが欲しいとき
• 初期化コストが高いオブジェクトを効率よく複製したいとき

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まとめ

• Prototype パターンは 既存オブジェクトの複製による効率的なインスタンス生成
• Flutter → copyWith、Android → data class.copy() で日常的に利用されている
• 浅いコピー / 深いコピー の扱いが設計上の注意点
• 「同じだけど少し違う」オブジェクトを簡単に作れる点が最大の強み