Javaで学ぶObserverパターン：初心者向け徹底解説

プログラミング初心者の方やこれからJavaを学び始める方にとって、デザインパターンの理解は一見難しく感じられるかもしれません。しかし、Observerパターンは日常生活にも例えやすく、比較的理解しやすいデザインパターンのひとつです。本記事では、Observerパターンを初心者向けにわかりやすく解説します。コード例やポイントも紹介しますので、Javaの基礎知識がある方ならすぐに実践できます！

Observerパターンとは？
1. 日常生活でのObserverパターン
Observerパターンのメリット
Observerパターンの基本構成
JavaでのObserverパターンの実装例
実行結果
Observerパターンの応用例
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まとめ

Observerパターンとは？

Observerパターンは、あるオブジェクト（Subject）の状態が変化した際に、その変化を他のオブジェクト（Observer）に通知する仕組みを構築するためのデザインパターンです。この仕組みを使えば、オブジェクト同士の依存関係を緩やかにし、システムの柔軟性や拡張性を向上させることができます。

日常生活でのObserverパターン

Observerパターンを日常生活に例えると、「天気予報アプリ」と「ユーザー」の関係がわかりやすいでしょう。天気予報アプリ（Subject）が最新の天気情報を更新すると、アプリの通知機能を通じて、登録しているユーザー（Observer）にその情報が届けられます。この仕組みこそがObserverパターンです。

Observerパターンのメリット

Observerパターンには以下のようなメリットがあります。

柔軟性の向上
SubjectとObserverの依存度を低く抑えることで、変更や拡張が容易になります。新しいObserverを追加しても、既存のコードを大きく変更する必要がありません。
再利用性の向上
Observerは異なるSubjectに再利用可能です。一度作成したObserverクラスを別のプロジェクトでも活用できることがあります。
状態管理の簡略化
Subjectが状態変化を管理し、それをObserverに通知する仕組みなので、各Observerが独自に状態を確認する必要がなくなります。

Observerパターンの基本構成

Observerパターンには主に以下の3つの構成要素があります。

Subject（観察対象）
変化を監視されるオブジェクトです。Observerを登録したり、通知を行います。
Observer（観察者）
Subjectの状態変化を受け取るオブジェクトです。
通知機能
Subjectが状態変化をObserverに通知するための仕組みです。

JavaでのObserverパターンの実装例

ここでは、Observerパターンの実装例を具体的に示します。コードを一緒に見ていきましょう。

1. Observerインターフェースの定義

Observerが実装するべきメソッドを定義します。

public interface Observer {
    void update(NumberGenerator generator);
}

2. Subjectクラスの実装

SubjectはObserverを登録・削除し、状態変化を通知します。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public abstract class NumberGenerator {
    private List<Observer> observers = new ArrayList<>();

    public void addObserver(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }

    public void deleteObserver(Observer observer) {
        observers.remove(observer);
    }

    public void notifyObservers() {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update(this);
        }
    }

    public abstract int getNumber();
    public abstract void execute();
}

3. 具体的なSubjectクラスの実装

ランダムな数値を生成する具体的なSubjectを作ります。

import java.util.Random;

public class RandomNumberGenerator extends NumberGenerator {
    private Random random = new Random();
    private int number;

    @Override
    public int getNumber() {
        return number;
    }

    @Override
    public void execute() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            number = random.nextInt(50);
            notifyObservers();
        }
    }
}

4. Observerクラスの実装

Observerとして、数値をそのまま表示するDigitObserverと、数値を’*’で視覚化するGraphObserverを実装します。

public class DigitObserver implements Observer {
    @Override
    public void update(NumberGenerator generator) {
        System.out.println("DigitObserver: " + generator.getNumber());
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

public class GraphObserver implements Observer {
    @Override
    public void update(NumberGenerator generator) {
        System.out.print("GraphObserver: ");
        int count = generator.getNumber();
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            System.out.print("*");
        }
        System.out.println();
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

5. 実行クラス

実際にObserverパターンを動かしてみます。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        NumberGenerator generator = new RandomNumberGenerator();
        Observer observer1 = new DigitObserver();
        Observer observer2 = new GraphObserver();
        generator.addObserver(observer1);
        generator.addObserver(observer2);
        generator.execute();
    }
}

実行結果

以下のような出力が得られます。

DigitObserver: 20
GraphObserver: ********************
DigitObserver: 35
GraphObserver: ***********************************

Observerパターンの応用例

Observerパターンは、次のようなケースで活用されることが多いです。

イベントリスナー（ボタンのクリックイベントなど）
データバインディング（UIとデータの同期）
通知システム（メールやアラートの送信）

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このObserverパターンを学ぶことで、デザインパターンの重要性を実感できたのではないでしょうか。さらに深くJavaを学びたい方は、専門書や自己学習ツールを活用して知識を深めましょう。特に、Javaプログラミングの基礎から応用までを網羅した絶対にJavaプログラマーになりたい人へ。がおすすめです。