Java : Adapter パターン (図解/デザインパターン)

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Adapter パターンとは、GoF によって定義されたデザインパターンの１つです。
既存のクラスの修正なしに、インタフェースを変更して再利用できます。

本記事では、Adapter パターンを Java のコード付きで解説していきます。

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  • Visitor

概要

Adapter パターンとは、

• 既存のクラスの 修正なし に、インタフェースを変更して再利用する

という設計です。

Adapter は、日本語的に発音すると「アダプター」となります。
意味は「適合させるもの」ですね。

日本語でもそのまま「アダプター」で使われているので馴染みやすいかと思います。

【Adapter パターンのイメージ】

対象となるオブジェクトを、アダプターでラッピングするイメージですね。

身近にある例でも考えてみましょう。
電力を供給するコンセントの形状についてです。

日本のコンセントは、縦長の２本のスリットになっています。
しかし、海外では別の形状をしていることがあります。

当然、日本の電化製品を海外に持っていっても、海外のコンセントにプラグは挿し込めません。
コンセントとプラグの形状が違うからですね。

海外旅行に行ったことのあるかたは、コンセントの変換プラグを準備されたのではないでしょうか。
例えば次のような商品です。

エレコム 海外用 電源変換プラグ 4種セット(SE/C/O/BF) 二重安全設計 T-HPSETWH ホワイト

この変換プラグは、

• 既存のインタフェース (日本の形状) を変更しないで、
• 別のインタフェース (海外の形状) に対応する

という機器です。
このおかげで、海外用の電化製品を、わざわざ旅行のために買いなおさなくてもよいわけですね。

Adapter パターンに当てはめると、このコンセント変換プラグが アダプター に相当します。
なんとなくイメージはできましたでしょうか…？

構造は Proxy パターン によく似ています。
しかし、Proxy パターンは 同じインタフェース を提供するのに対して、Adapter パターンは 異なるインタフェース に変換します。

このような Adapter パターンですが、注意することもあります。

• 異なるインタフェース に変換するため、そこに無理が生じる
• 小さなクラスに Adapter パターンを適用した結果、無駄に複雑になってしまった

なんてこともあるかもしれません。

Adapter パターンは万能ではありません。
よく検討してから使いたいですね。

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• Decorator パターン
• Proxy パターン

クラス図とシーケンス図

Adapter パターンは、その実装の手法により

• 委譲を利用するパターン
• 継承を利用するパターン

の２つに分類されます。

おすすめは委譲を利用するパターンです。

継承は 強い依存 になります。
それに比べると、委譲は 弱い依存 です。

依存はなるべく弱くしたほうが、クラスの汎用性や柔軟性が高くなるためです。

上の図は、委譲を利用した Adapter パターンの一般的なクラス図とシーケンス図です。

Adaptee が 修正したくない クラスです。
Adapter と名前が似ているのでご注意ください。

Adaptee の methodB() を、新しいインタフェースである Tareget の methodA() に変換したいわけですね。

それでは、このクラス図をそのままコードにしてみましょう。

まずは Adaptee クラスです。

public class Adaptee {
    public void methodB() {
        System.out.println("Method B!");
    }
}

そして、新しいインタフェースとなる Target です。

public interface Target {
    void methodA();
}

最後に Adapter クラスです。
委譲を利用するため、フィールドに Adaptee オブジェクトを持ちます。

public class Adapter implements Target {
    private final Adaptee adaptee;

    public Adapter(Adaptee adaptee) {
        this.adaptee = adaptee;
    }

    @Override
    public void methodA() {
        adaptee.methodB();
    }
}

それでは、これらのクラスを使ってみましょう。

final var target = new Adapter(new Adaptee());
target.methodA();

// 結果
// ↓
//Method B!

結果も問題なしですね。
methodA() -> methodB() へと変換されました。

継承を利用するパターン

上の図は、継承を利用した Adapter パターンの一般的なクラス図とシーケンス図です。
それでは、このクラス図をそのままコードにしてみましょう。

Adaptee と Target は 委譲を利用するパターン と同じです。

public class Adaptee {
    public void methodB() {
        System.out.println("Method B!");
    }
}

public interface Target {
    void methodA();
}

Adapter クラスでは、Target を実装(implements) して、かつ、Adaptee を継承(extends) します。

public class Adapter extends Adaptee implements Target {
    @Override
    public void methodA() {
        methodB();
    }
}

それでは、これらのクラスを使ってみましょう。

final var target = new Adapter();
target.methodA();

// 結果
// ↓
//Method B!

結果も問題なしですね。

具体的な例

もう少し具体的な例も見てみましょう。
足し算と掛け算をする 計算機クラス(Calc) を考えてみます。

Calc は Calculator(計算機) を短く表記したものです。

LibCalc は外部ライブラリのクラスの１つです。
赤の他人が作ったライブラリなので、簡単には修正できません。

public class LibCalc {
    private int result;

    public void start(int value) {
        result = value;
    }

    public void add(int value) {
        result += value;
    }

    public void multiply(int value) {
        result *= value;
    }

    public void printResult() {
        System.out.println("result = " + result);
    }
}

各メソッドの説明

• start : 計算開始
• add : 足し算
• multiply : 掛け算
• printResult : 結果を表示

実際の使い方も見てみましょう。

• ２＋３＝５
• ３×４＝１２

この２つを計算してみます。

final var calc = new LibCalc();

// ------------
// ２＋３＝５
calc.start(2);
calc.add(3);

calc.printResult();

// 結果
// ↓
//result = 5

// ------------
// ３×４＝１２
calc.start(3);
calc.multiply(4);

calc.printResult();

// 結果
// ↓
//result = 12

さて、LibCalc は使い方に少しくせがあります。
自分の設計しているコード内では使いづらいので、代わりに MyCalc インタフェースを用意しました。

public interface MyCalc {

    void add(int value1, int value2);

    void multiply(int value1, int value2);

    void printResult();
}

• add : 足し算 (value1 + value2)
• multiply : 掛け算 (value1 * value2)
• printResult : 結果を表示

それでは、Adapter パターンを使って LibCalc を再利用してみましょう。

public class CalcAdapter implements MyCalc {
    private final LibCalc libCalc;

    public CalcAdapter(LibCalc libCalc) {
        this.libCalc = libCalc;
    }

    @Override
    public void add(int value1, int value2) {
        libCalc.start(value1);
        libCalc.add(value2);
    }

    @Override
    public void multiply(int value1, int value2) {
        libCalc.start(value1);
        libCalc.multiply(value2);
    }

    @Override
    public void printResult() {
        libCalc.printResult();
    }
}

これらのクラスを使う例です。

final var calc = new CalcAdapter(new LibCalc());

// ------------
// ２＋３＝５
calc.add(2, 3);
calc.printResult();

// 結果
// ↓
//result = 5

// ------------
// ３×４＝１２
calc.multiply(3, 4);
calc.printResult();

// 結果
// ↓
//result = 12

無事、LibCalc を使ったときと同じ結果になりました。
問題なしですね。

まとめ

Adapter パターンとは、

• 既存のクラスの 修正なし に、インタフェースを変更して再利用する

という設計です。

ただし、

• 異なるインタフェース に変換するため、そこに無理が生じる
• 小さなクラスに Adapter パターンを適用した結果、無駄に複雑になってしまった

なんてことがないように注意したいですね。

よく検討してから使いましょう。

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