Javaにおける抽象ファクトリパターン：オブジェクト生成をエレガントにマスターする

約4分

抽象ファクトリデザインパターンの目的

Javaにおける抽象ファクトリパターンは、具体的なクラスを指定せずに、関連するオブジェクトまたは依存するオブジェクトのファミリーを作成するためのインターフェースを提供し、ソフトウェア設計におけるモジュール性と柔軟性を向上させます。

現実世界の例を用いた抽象ファクトリパターンの詳細な説明

現実世界の例

Javaで抽象ファクトリパターンを使用してさまざまなスタイルの家具（モダン、ビクトリア朝、素朴）を製造する家具会社を想像してください。各スタイルには、椅子、テーブル、ソファなどの製品が含まれています。各スタイルの一貫性を確保するために、会社は抽象ファクトリパターンを使用します。
このシナリオでは、抽象ファクトリは、関連する家具オブジェクト（椅子、テーブル、ソファ）のファミリーを作成するためのインターフェースです。各具体的なファクトリ（ModernFurnitureFactory、VictorianFurnitureFactory、RusticFurnitureFactory）は抽象ファクトリインターフェースを実装し、特定のスタイルに一致する製品セットを作成します。このようにして、クライアントは、インスタンス化の詳細を気にすることなく、モダンまたはビクトリア朝の家具のセット全体を作成できます。これにより、一貫したスタイルが維持され、あるスタイルの家具を別のスタイルに簡単に交換できます。

簡単に言うと

ファクトリのファクトリ。具体的なクラスを指定せずに、個々の関連する/依存するファクトリをグループ化するファクトリです。

Wikipediaによると

抽象ファクトリパターンは、具体的なクラスを指定せずに、共通のテーマを持つ個々のファクトリのグループをカプセル化する方法を提供します。

Javaにおける抽象ファクトリのプログラミング例

Javaの抽象ファクトリパターンを使用して王国を作成するには、共通のテーマを持つオブジェクトが必要です。エルフの王国にはエルフの王、エルフの城、エルフの軍隊が必要であり、オークの王国にはオークの王、オークの城、オークの軍隊が必要です。王国内のオブジェクト間には依存関係があります。

上記の王国の例を変換します。まず、王国内のオブジェクトのインターフェースと実装を用意します。

public interface Castle {
    String getDescription();
}

public interface King {
    String getDescription();
}

public interface Army {
    String getDescription();
}

// Elven implementations ->
public class ElfCastle implements Castle {
    static final String DESCRIPTION = "This is the elven castle!";

    @Override
    public String getDescription() {
        return DESCRIPTION;
    }
}

public class ElfKing implements King {
    static final String DESCRIPTION = "This is the elven king!";

    @Override
    public String getDescription() {
        return DESCRIPTION;
    }
}

public class ElfArmy implements Army {
    static final String DESCRIPTION = "This is the elven Army!";

    @Override
    public String getDescription() {
        return DESCRIPTION;
    }
}

// Orcish implementations similarly -> ...

次に、王国のファクトリの抽象化と実装を用意します。

public interface KingdomFactory {
    Castle createCastle();

    King createKing();

    Army createArmy();
}

public class ElfKingdomFactory implements KingdomFactory {

    @Override
    public Castle createCastle() {
        return new ElfCastle();
    }

    @Override
    public King createKing() {
        return new ElfKing();
    }

    @Override
    public Army createArmy() {
        return new ElfArmy();
    }
}

// Orcish implementations similarly -> ...

これで、さまざまな王国のファクトリのためのファクトリを設計できます。この例では、`ElfKingdomFactory`または`OrcKingdomFactory`のインスタンスを返す役割を担う`FactoryMaker`を作成しました。クライアントは`FactoryMaker`を使用して、目的の具体的なファクトリを作成できます。そのファクトリは、今度は異なる具体的なオブジェクト（`Army`、`King`、`Castle`から派生）を生成します。この例では、クライアントが要求する王国のファクトリのタイプをパラメータ化する列挙型も使用しました。

public static class FactoryMaker {

    public enum KingdomType {
        ELF, ORC
    }

    public static KingdomFactory makeFactory(KingdomType type) {
        return switch (type) {
            case ELF -> new ElfKingdomFactory();
            case ORC -> new OrcKingdomFactory();
        };
    }
}

これが、例となるアプリケーションのメイン関数です。

LOGGER.info("elf kingdom");
createKingdom(Kingdom.FactoryMaker.KingdomType.ELF);
LOGGER.info(kingdom.getArmy().getDescription());
LOGGER.info(kingdom.getCastle().getDescription());
LOGGER.info(kingdom.getKing().getDescription());

LOGGER.info("orc kingdom");
createKingdom(Kingdom.FactoryMaker.KingdomType.ORC);
LOGGER.info(kingdom.getArmy().getDescription());
LOGGER.info(kingdom.getCastle().getDescription());
LOGGER.info(kingdom.getKing().getDescription());

プログラム出力

07:35:46.340 [main] INFO com.iluwatar.abstractfactory.App -- elf kingdom
07:35:46.343 [main] INFO com.iluwatar.abstractfactory.App -- This is the elven army!
07:35:46.343 [main] INFO com.iluwatar.abstractfactory.App -- This is the elven castle!
07:35:46.343 [main] INFO com.iluwatar.abstractfactory.App -- This is the elven king!
07:35:46.343 [main] INFO com.iluwatar.abstractfactory.App -- orc kingdom
07:35:46.343 [main] INFO com.iluwatar.abstractfactory.App -- This is the orc army!
07:35:46.343 [main] INFO com.iluwatar.abstractfactory.App -- This is the orc castle!
07:35:46.343 [main] INFO com.iluwatar.abstractfactory.App -- This is the orc king!