Java初心者向けファクトリーパターン完全ガイド – 実装と活用方法

はじめに

ファクトリーパターン（Factory Pattern）は、Javaのデザインパターンの中で頻繁に使用される オブジェクト生成に関するパターン です。
「どのクラスのインスタンスを生成するか」を柔軟に管理し、コードをシンプルかつ保守しやすくすることが目的です。

この記事では、ファクトリーパターンの基本概念、シンプルな実装方法、実用的なサンプルコード を初心者でも理解できるように解説します。

はじめに

1. ファクトリーパターンとは？
1. なぜファクトリーパターンが必要か？
2. ファクトリーパターンの構成
3. 基本的なファクトリーパターンの実装
1. 3.1 サンプル: 動物のオブジェクトを生成する工場
2. 3.2 コードの流れ
4. ファクトリパターンの応用例
1. 4.1 システム設定やデータベース接続
  1. サンプル: データベース接続クラス
5. ファクトリパターンのメリットとデメリット
1. メリット
2. デメリット
6. まとめ

1. ファクトリーパターンとは？

ファクトリーパターンは、オブジェクトを直接 new で生成する代わりに、専用の工場（Factory）メソッド でインスタンスを生成する方法です。

なぜファクトリーパターンが必要か？

柔軟なインスタンス生成: 生成するオブジェクトの種類を動的に切り替えられる。
コードの依存性を減らす: 具体的なクラス名を直接書かないため、保守性が向上する。
DRY原則: オブジェクト生成の処理を1箇所にまとめることで、コードの重複を防ぐ。

2. ファクトリーパターンの構成

ファクトリーパターンは以下の3つの要素で構成されます：

抽象クラス/インターフェース
- 共通のメソッドを定義する。
具体クラス
- 抽象クラスを実装し、具体的な動作を定義する。
ファクトリクラス
- どの具体クラスのインスタンスを生成するかを判断する。

3. 基本的なファクトリーパターンの実装

3.1 サンプル: 動物のオブジェクトを生成する工場

「Dog」や「Cat」のオブジェクトを作成する例を使って、ファクトリーパターンを実装します。

ステップ1: 抽象クラス/インターフェースの定義

// 抽象クラスまたはインターフェース<br>interface Animal {<br>    void sound(); // 共通のメソッド<br>}<br>

1	// 抽象クラスまたはインターフェース<br>interface Animal {<br> void sound(); // 共通のメソッド<br>}<br>

ステップ2: 具体クラスの実装

// 具体クラス: 犬<br>class Dog implements Animal {<br>    @Override<br>    public void sound() {<br>        System.out.println("ワンワン");<br>    }<br>}<br><br>// 具体クラス: 猫<br>class Cat implements Animal {<br>    @Override<br>    public void sound() {<br>        System.out.println("ニャーニャー");<br>    }<br>}<br>

1	// 具体クラス: 犬<br>class Dog implements Animal {<br> @Override<br> public void sound() {<br> System.out.println("ワンワン");<br> }<br>}<br><br>// 具体クラス: 猫<br>class Cat implements Animal {<br> @Override<br> public void sound() {<br> System.out.println("ニャーニャー");<br> }<br>}<br>

ステップ3: ファクトリクラスを作成

// ファクトリクラス<br>class AnimalFactory {<br>    public static Animal createAnimal(String type) {<br>        if ("dog".equalsIgnoreCase(type)) {<br>            return new Dog();<br>        } else if ("cat".equalsIgnoreCase(type)) {<br>            return new Cat();<br>        } else {<br>            throw new IllegalArgumentException("不明な動物タイプ: " + type);<br>        }<br>    }<br>}<br>

// ファクトリクラス class AnimalFactory { public static Animal createAnimal(String type) { if ("dog".equalsIgnoreCase(type)) { return new Dog(); } else if ("cat".equalsIgnoreCase(type)) { return new Cat(); } else { throw new IllegalArgumentException("不明な動物タイプ: " + type); } } }

ステップ4: ファクトリを使ってオブジェクトを生成

public class Main {<br>    public static void main(String[] args) {<br>        // 犬のインスタンスを生成<br>        Animal dog = AnimalFactory.createAnimal("dog");<br>        dog.sound(); // 出力: ワンワン<br><br>        // 猫のインスタンスを生成<br>        Animal cat = AnimalFactory.createAnimal("cat");<br>        cat.sound(); // 出力: ニャーニャー<br>    }<br>}<br>

1	public class Main {<br> public static void main(String[] args) {<br> // 犬のインスタンスを生成<br> Animal dog = AnimalFactory.createAnimal("dog");<br> dog.sound(); // 出力: ワンワン<br><br> // 猫のインスタンスを生成<br> Animal cat = AnimalFactory.createAnimal("cat");<br> cat.sound(); // 出力: ニャーニャー<br> }<br>}<br>

3.2 コードの流れ

抽象クラス/インターフェース: Animal で共通のメソッドを定義。
具体クラス: Dog と Cat がそれぞれ Animal を実装。
ファクトリクラス: AnimalFactory が Animal の具体的なオブジェクトを生成。
呼び出し側: ファクトリを使って動物のオブジェクトを生成し、共通のメソッドを呼び出す。

4. ファクトリパターンの応用例

4.1 システム設定やデータベース接続

ファクトリパターンは、設定ファイルや条件に応じて異なるデータベース接続クラスを生成する場合に利用できます。

サンプル: データベース接続クラス

// 抽象クラス/インターフェース<br>interface Database {<br>    void connect();<br>}<br><br>// 具体クラス: MySQL<br>class MySQL implements Database {<br>    @Override<br>    public void connect() {<br>        System.out.println("MySQLに接続しました。");<br>    }<br>}<br><br>// 具体クラス: Oracle<br>class Oracle implements Database {<br>    @Override<br>    public void connect() {<br>        System.out.println("Oracleに接続しました。");<br>    }<br>}<br><br>// ファクトリクラス<br>class DatabaseFactory {<br>    public static Database getDatabase(String dbType) {<br>        if ("mysql".equalsIgnoreCase(dbType)) {<br>            return new MySQL();<br>        } else if ("oracle".equalsIgnoreCase(dbType)) {<br>            return new Oracle();<br>        }<br>        throw new IllegalArgumentException("不明なデータベースタイプ: " + dbType);<br>    }<br>}<br><br>// 使用例<br>public class Main {<br>    public static void main(String[] args) {<br>        Database db = DatabaseFactory.getDatabase("mysql");<br>        db.connect(); // 出力: MySQLに接続しました。<br><br>        Database db2 = DatabaseFactory.getDatabase("oracle");<br>        db2.connect(); // 出力: Oracleに接続しました。<br>    }<br>}<br>

// 抽象クラス/インターフェース interface Database { void connect(); } // 具体クラス: MySQL class MySQL implements Database { @Override public void connect() { System.out.println("MySQLに接続しました。"); } } // 具体クラス: Oracle class Oracle implements Database { @Override public void connect() { System.out.println("Oracleに接続しました。"); } } // ファクトリクラス class DatabaseFactory { public static Database getDatabase(String dbType) { if ("mysql".equalsIgnoreCase(dbType)) { return new MySQL(); } else if ("oracle".equalsIgnoreCase(dbType)) { return new Oracle(); } throw new IllegalArgumentException("不明なデータベースタイプ: " + dbType); } } // 使用例 public class Main { public static void main(String[] args) { Database db = DatabaseFactory.getDatabase("mysql"); db.connect(); // 出力: MySQLに接続しました。 Database db2 = DatabaseFactory.getDatabase("oracle"); db2.connect(); // 出力: Oracleに接続しました。 } }