Strategy Patternって何？ChatGPTに聞いてみた

早速本題に入ります。

Q1：ストラテジーパターンって何？

答え：
ストラテジーパターン（Strategy Pattern）は、オブジェクト指向プログラミングにおいて、アルゴリズムをカプセル化し、実行時に動的にアルゴリズムを変更することができるようにするデザインパターンの一つです。

ストラテジーパターンでは、同じ処理を行う複数のアルゴリズムを用意し、それらをインターフェースを通じて外部に公開します。クライアント側では、必要に応じてこれらのアルゴリズムを切り替えることができます。このパターンによって、アルゴリズムを実装するクラスと、そのクラスを使用するクライアントクラスを分離することができます。

例えば、ソートアルゴリズムをストラテジーパターンを用いて実装する場合、クライアント側はソートするデータと、使用するアルゴリズムを指定するだけでよく、アルゴリズム自体は独立したクラスとして実装されます。このように、ストラテジーパターンによって、アルゴリズムを切り替えやすくし、プログラムの柔軟性と拡張性を向上させることができます。

Q2：ストラテジーパターンの例を教えて

答え：
ストラテジーパターンの例として、ソートアルゴリズムの実装を考えてみましょう。

例えば、以下のようなインターフェースを定義します。

public interface SortStrategy {
    public void sort(int[] data);
}

このインターフェースを実装する複数のクラスを用意し、それぞれ異なるソートアルゴリズムを実装します。例えば、バブルソート、クイックソート、マージソートなどです。

public class BubbleSort implements SortStrategy {
    public void sort(int[] data) {
        // バブルソートの実装
    }
}

public class QuickSort implements SortStrategy {
    public void sort(int[] data) {
        // クイックソートの実装
    }
}

public class MergeSort implements SortStrategy {
    public void sort(int[] data) {
        // マージソートの実装
    }
}

次に、ソートアルゴリズムを使用するクラスを実装します。このクラスは、ソートアルゴリズムを切り替えることができます。

public class Sorter {
    private SortStrategy strategy;

    public Sorter(SortStrategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }

    public void setStrategy(SortStrategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }

    public void sort(int[] data) {
        this.strategy.sort(data);
    }
}

このように、Sorterクラスは、コンストラクタで使用するソートアルゴリズムを指定し、sortメソッドで実際にソートを行います。

クライアント側で使用する際には、以下のようになります。

int[] data = {5, 2, 7, 1, 9};
Sorter sorter = new Sorter(new BubbleSort());
sorter.sort(data); // バブルソートを使用してソート


sorter.setStrategy(new QuickSort());
sorter.sort(data); // クイックソートを使用してソート

このように、ストラテジーパターンを使用することで、実行時にソートアルゴリズムを切り替えることができます。

Q3: もし、ストラテジーパターンを使わない場合、どのような実装になりますか？

答え：
ストラテジーパターンを使わない場合、例えばソートアルゴリズムを実装する場合は、以下のようなコードになるかもしれません。

public class Sorter {
    public void bubbleSort(int[] data) {
        // バブルソートの実装
    }

    public void quickSort(int[] data) {
        // クイックソートの実装
    }

    public void mergeSort(int[] data) {
        // マージソートの実装
    }
}

このように、異なるソートアルゴリズムを実装するために、Sorterクラスに複数のメソッドを用意します。クライアント側では、以下のようになります。

int[] data = {5, 2, 7, 1, 9};
Sorter sorter = new Sorter();
sorter.bubbleSort(data); // バブルソートを使用してソート

sorter.quickSort(data); // クイックソートを使用してソート

sorter.mergeSort(data); // マージソートを使用してソート

しかし、このような実装では、新しいソートアルゴリズムを追加する場合に、Sorterクラスに新しいメソッドを追加する必要があります。また、クライアント側のコードもソートアルゴリズムの実装方法に依存してしまいます。

一方で、ストラテジーパターンを使用する場合は、新しいソートアルゴリズムを追加する場合でも、既存のコードを変更せずに新しいクラスを作成するだけで済みます。また、クライアント側のコードも、使用するアルゴリズムに依存しない汎用的なコードになります。

Q4: "クライアント側のコードも、使用するアルゴリズムに依存しない汎用的なコードになります。"について、もっと具体的に説明して。

答え：
ストラテジーパターンを使用することで、クライアント側のコードは、使用するアルゴリズムに依存しない汎用的なコードになります。

例えば、先程のソートアルゴリズムの例でいうと、クライアント側のコードは以下のようになります。

int[] data = {5, 2, 7, 1, 9};

// ソートアルゴリズムを選択する
SortAlgorithm algorithm = new BubbleSort();

// ソートを実行する
Sorter sorter = new Sorter(algorithm);
sorter.sort(data);

SortAlgorithmは、ソートアルゴリズムを表すインターフェースであり、BubbleSortやQuickSortなどの具体的なソートアルゴリズムの実装クラスが、SortAlgorithmを実装します。Sorterクラスは、SortAlgorithmを受け取ってソートを実行します。

ここで、新しいソートアルゴリズムを追加する場合は、以下のように新しいクラスを作成します。

public class NewSort implements SortAlgorithm {
    public void sort(int[] data) {
        // 新しいソートアルゴリズムの実装
    }
}

そして、クライアント側のコードは以下のようになります。

int[] data = {5, 2, 7, 1, 9};

// 新しいソートアルゴリズムを選択する
SortAlgorithm algorithm = new NewSort();

// ソートを実行する
Sorter sorter = new Sorter(algorithm);
sorter.sort(data);

このように、クライアント側のコードは、使用する具体的なソートアルゴリズムに依存せず、汎用的なコードになります。新しいソートアルゴリズムを追加しても、クライアント側のコードを変更する必要がなく、既存のコードを再利用できます。

感想

なるほど。ストラテジーパターンによって、プログラムの柔軟性と拡張性を向上させるという嬉しいことを理解できた気がします。