デザインパターン入門 | Prototype（プロトタイプ）パターン
「Prototype（プロトタイプ）」パターンは、「インスタンスの複製を作る」デザインパターンです。
「複製元」となるインスタンスを作り、そのインスタンスをプロトタイプとして保存しておき、必要な時に複製を行って利用していきます。
それでは、「Prototype（プロトタイプ）」パターンの詳細について見ていきましょう。
「Prototype（プロトタイプ）」パターンの仕組み
「プロトタイプ」と聞くと「試作品」というイメージを持つ方もいるのではないでしょうか。
今回学ぶ「Prototype（プロトタイプ）」パターンでは、「原型・ひな型」という言葉のほうが適しているかもしれませんが、「インスタンスの複製元」と捉えていただくと良いかもしれません。
現実世界で「原型・ひな型」を考えていくと「金型」がイメージに近いのではないでしょうか。
「樹脂・プラスチック製品」の金型は、製品を作る際に必要となる「原型」と考えることができます。
今回は、「金型(Mold)」を管理するクラスと「製品(Product)」を表すクラスを元にご説明をしていきたいと思います。
今回作成するクラスの構成は下図のようになります。
はじめに、「MoldManager」クラスは下記のようになります。（プログラム言語:Java）
package SamplePrototype;
import java.util.HashMap;
public class MoldManager {
private HashMap productCollections = new HashMap();
public void registerProduct(String productName, Cloneable product) {
productCollections.put(productName, product);
}
public Product createProduct(String productName) {
Product product = (Product) productCollections.get(productName);
return product.getClone();
}
}
このクラスには、
- productCollectionsフィールド
- プロトタイプを保存するためのハッシュマップ
- registerProductメソッド
- ハッシュマップにプロトタイプを登録する
- createProductメソッド
- 登録されたプロトタイプから「インスタンスの複製」を生成する
が定義されています。
これらの具体的な使い方は、後ほど説明をしていきたいと思います。
そして、「Product」インターフェイスは、下記のようになります。
package SamplePrototype;
public interface Product extends Cloneable {
public abstract Product getClone();
}
このインターフェイスは「Cloneable」インターフェースを実装していますが、「Cloneable」インターフェースに定義されているメソッドはありません。
「Cloneable」インターフェースは、「cloneメソッド」が使えることを示すためのインターフェースで、このようなインターフェースを「マーカーインターフェース」と呼ぶことがあります。
そして「Product」インターフェイスには、
- getClone
- 「複製したインスタンス」を取得する抽象メソッド
が定義されています。
「Product」インターフェイスを実装した「具象クラス（ConcreteClass)」は、参考例として「プラモデル(PlasticModel)」「自動車部品(CarParts)」の２つを作成しています。
「プラモデル(PlasticModel)」クラスは、下記のようになります。
package SamplePrototype;
public class PlasticModel implements Product {
private String name;
private int price;
public PlasticModel(String name, int price) {
this.name = name;
this.price = price;
}
public void setPrice(int price) {
this.price = price;
}
@Override
public Product getClone() {
try {
return (Product)clone();
} catch ( Exception e ) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
@Override
public String toString() {
return "このプラモデルの名前は「" + this.name + "」です。価格は" + this.price + "円です。";
}
}
そして、「自動車部品(CarParts)」クラスは下記のようになります。
package SamplePrototype;
public class CarParts implements Product {
private String name;
public CarParts(String name) {
this.name = name;
}
public String getPartsName() {
return this.name;
}
@Override
public String toString() {
return "この自動車部品の名前は【" + this.name + "】です。";
}
@Override
public Product getClone() {
try {
return (Product)clone();
} catch ( Exception e ) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
}
「getCloneメソッド」の中では、は、「clone」メソッドを実行し、登録されたインスタンスの複製を返すようになっています。
プログラムの実行例は下記のようになります。
package SamplePrototype;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// MoldManagerのインスタンスを生成
MoldManager manager = new MoldManager();
// PlasticModel(プラモデル)のインスタンスを生成
PlasticModel plasticModel = new PlasticModel("タワー", 3800);
// PlasticModel(プラモデル)の内容を出力
System.out.println("【plasticModelの出力】");
System.out.println(plasticModel);
System.out.println("");
// MoldManagerにインスタンスを登録
manager.registerProduct("タワー", plasticModel);
// MoldManagerに登録したオブジェクトのクローンを取得
PlasticModel clonePlasticModel = (PlasticModel)manager.createProduct("タワー");
// 価格の変更
clonePlasticModel.setPrice(5000);
// PlasticModel(プラモデル)のクローンの内容を出力
System.out.println("【clonePlasticModelの出力】");
System.out.println(clonePlasticModel);
System.out.println("");
// PlasticModel(プラモデル)の内容を出力
System.out.println("【plasticModelの出力（確認用）】");
System.out.println(plasticModel);
System.out.println("");
}
}
出力結果は、下記のようになります。
【plasticModelの出力】 このプラモデルの名前は「タワー」です。価格は3800円です。 【clonePlasticModelの出力】 このプラモデルの名前は「タワー」です。価格は5000円です。 【plasticModelの出力（確認用）】 このプラモデルの名前は「タワー」です。価格は3800円です。
上記の出力結果を見ると、「plasticModel」と「clonePlasticModel」は別のインスタンスであることがわかりますね。
このようにプロトタイプ（原型）となるインスタンスを登録しておいて、必要に応じて登録されたインスタンスの「クローン（複製）」を作り利用していくデザインパターンが、「Prototype（プロトタイプ）」パターンです。
「何かのインスタンス」を元にインスタンスを作りたい場合に利用できるデザインパターンですので、「どのような仕組みになっているのか」を理解し、プロトタイプパターンが使えるようになっていきましょう。