デザインパターンを身につけるには?

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デザインパターンは、設計ノウハウに名前をつけて、再利用できるようにカタログ化したものです。ここでは、「パターンを身につけるメリット」や「身につけ方」について考えてみます。

身につけるメリットは?

次のようなメリットがあると言われてます。

  • ソフトウェア開発で頻繁に出くわす課題に対して、パターンを持って解決することで生産性を高められる
  • 設計方法に名前をつけることで、開発者同士の共有ボキャブラリとなり、設計意図を即座に理解できる

デザインパターンを身につけることで、
「技術の移り変わりに依存しない」
「言語に依存しない」
エンジニアとしての基盤スキルを高めることができるかと思います。

どの情報を参考にすると良い?

デザインパターンはいくつかあるのですが、GoFデザインパターンが最も有名ではないでしょうか。1994年、GoFと呼ばれる4人の共著者が、下記書籍で23個のデザインパターンを取り上げました。

翻訳もされてますね。ただし、名著ではあるが「もっとわかりやすい情報がある」「翻訳が良くない」などのレビューがあがっています。私自身、読んだことはないです。

個人的には、「Head Firstデザインパターン」という書籍を知人のエンジニアに勧められて読み、理解が深まりました。いろいろなアプローチでデザインパターンについて解説されており、読者に理解させようという気持ちがこもった良本です。

Head Firstデザインパターンで学ぶ

利用頻度の高いパターンから身につける

「Head Firstデザインパターン」では、23個あるGoFパターンを以下のように取り扱い、解説してます。

・頻繁に利用されるパターンは章立てして解説
・その他のパターンは付録として解説

1994年に考えられたパターンとだけあって、現代では特に使う機会やメリットのないパターンも多いようです。なので、「頻繁に利用されるパターンだけ理解しとく」でも良いかなと思ってます。

パターンのカテゴリ化

また、パターンは以下のようにカテゴリ化されて紹介されることがあります。
「Head Firstデザインパターン」でもパターンのカテゴリ化について紹介してます。(p.520)

目的でカテゴリ化
目的 概要
作成パターン クライアントが直接インスタンスを作成せずに、インスタンス作成を依頼するパターン。直接作成せず依頼することにより、インスタンスを品質制御できる。
構造パターン プログラムの構造に関するパターン
振舞いパターン オブジェクトの振舞いに関するパターン
パターンで利用している関係でカテゴリ化
関係 概要
クラスパターン
「is-a」(~である)
継承を利用したパターン。
静的に関係が決まる。
オブジェクトパターン
「has-a」(〜を持つ)
適切なオブジェクトを持たせる。
コンポジション(composition:構成)を利用したパターン。
動的に関係を決定できる。

パターン一覧

上記踏まえて、パターン一覧を整理します。
Head First以外の参考情報として、wikiDesignPatternsPHPへのリンクも貼っておきます。

作成パターン
パターン 利用している関係 Head Firstでの取り扱い link
Factory Method クラス 4章 Wiki DesignPatternsPHP
Abstract Factory 4章 Wiki DesignPatternsPHP
Singleton 5章 Wiki DesignPatternsPHP
Builder 付録(p.546) Wiki DesignPatternsPHP
Prototype 付録(p.558) Wiki DesignPatternsPHP
構造パターン
パターン 利用している関係 Head Firstでの取り扱い link
Decorator オブジェクト 3章 Wiki DesignPatternsPHP
Adapter クラス 7章 Wiki DesignPatternsPHP
Facade オブジェクト 7章 Wiki DesignPatternsPHP
Composite オブジェクト 9章 Wiki DesignPatternsPHP
Proxy オブジェクト 付録(p.542) Wiki DesignPatternsPHP
Bridge オブジェクト 付録(p.544) Wiki DesignPatternsPHP
Flyweight 付録(p.550) Wiki DesignPatternsPHP
振舞いパターン
パターン 利用している関係 Head Firstでの取り扱い link
Strategy オブジェクト 1章 Wiki DesignPatternsPHP
Observer オブジェクト 2章 Wiki DesignPatternsPHP
Command オブジェクト 6章 Wiki DesignPatternsPHP
Template Method クラス 8章 Wiki DesignPatternsPHP
Iterator オブジェクト 9章 Wiki DesignPatternsPHP
State 10章 Wiki DesignPatternsPHP
Chain of Responsibility オブジェクト 付録(p.548) Wiki DesignPatternsPHP
Interpreter クラス 付録(p.552) Wiki
Mediator オブジェクト 付録(p.554) Wiki DesignPatternsPHP
Memento オブジェクト 付録(p.556) Wiki DesignPatternsPHP
Visitor オブジェクト 付録(p.560) Wiki DesignPatternsPHP

UMLの見方

「Head Firstデザインパターン」では、擬似UMLを利用してます。has-aの関係だけ、OMG(Object Management Group)のUMLと表記が異なるので注意します。

Head FirstのUML表記 一般的なUML表記
has-a 集約

コンポジション
(部分だけで存在できない。強い集約。)

is-a
(extends)
implements

参考)
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AF%E3%83%A9%E3%82%B9%E5%9B%B3
http://www.itsenka.com/contents/development/uml/class.html

原則を重視

「Head Firstデザイン」では、パターンの利点について述べながらも、パターンは道具でしかないことについて述べている点も良かったです。パターンを追加することで、逆にシステムが複雑になったりすることもあるので、設計原則からはじめることを推奨しています。

本書を読むことで以下のような設計原則についても理解を深められます。

・変化する部分を特定しカプセル化して、不変な部分と分離する。
・継承よりコンポジションを好む。
・クラスは、変更される理由を1つだけ持つべきである。
etc

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