1. はじめに

GoFのデザインパターンにおける、Observerパターンについてまとめます。

2. Observerパターンとは

• Observerという英単語は、観察者という意味になります。
• Observerパターンは、観察対象の状態が変化すると、観察者に対して通知が行われる方式です。
• Observerパターンは、状態変化に応じた処理を記述するときに有効です。
• GoFのデザインパターンでは、振る舞いに関するデザインパターンに分類されます。

3. サンプルクラス図

4. サンプルプログラム

ランダムに数を生成し、その変化に応じて「数字」及び「*」を表示するプログラムです。

4-1. Observerインターフェース

観察者を表すインターフェースです。

Observer.java

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

4-2. DigitObserverクラス

数字で数を表す行うクラスです。Observerインターフェースを実装します。

DigitObserver.java

public class DigitObserver implements Observer {

    public void update(NumberGenerator generator) {
        System.out.println("DigitObserver:" + generator.getNumber());
    }
}

4-3. GraphObserverクラス

簡易グラフで数を表す行うクラスです。Observerインターフェースを実装します。

GraphObserver.java

public class GraphObserver implements Observer {

    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("");
    }
}

4-4. NumberGeneratorクラス

数を生成するオブジェクトを表す抽象クラスです。

NumberGenerator.java

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;

public abstract class NumberGenerator {

    private ArrayList<Observer> observers = new ArrayList<Observer>();

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

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

    public void notifyObservers() {
        Iterator it = observers.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Observer o = (Observer) it.next();
            o.update(this);
        }
    }

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

4-5. RandomNumberGeneratorクラス

ランダムに数を生成するクラスです。

RandomNumberGenerator.java

import java.util.Random;

public class RandomNumberGenerator extends NumberGenerator {

    private Random random = new Random();
    private int number;

    public int getNumber() {
        return number;
    }

    public void execute() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            number = random.nextInt(50);
            notifyObservers();
        }
    }
}

4-6. Mainクラス

メイン処理を行うクラスです。

Main.java

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();
    }
}

4-7. 実行結果

DigitObserver:35
GraphObserver:***********************************
DigitObserver:33
GraphObserver:*********************************
DigitObserver:40
GraphObserver:****************************************
DigitObserver:28
GraphObserver:****************************
DigitObserver:4
GraphObserver:****
DigitObserver:45
GraphObserver:*********************************************
DigitObserver:7
GraphObserver:*******
DigitObserver:30
GraphObserver:******************************
DigitObserver:31
GraphObserver:*******************************
DigitObserver:22
GraphObserver:**********************

5. メリット

Observerパターンでは、状態を持っているRandomNumberGeneratorクラスと、状態変化を通知してもらうDigitObserverクラス、GraphObserverクラスが登場します。そしてその2つの役目を繋いでいるものが、ObserverインターフェースとNumberGeneratorクラスになります。
RandomNumberGeneratorクラスは、自分が現在監視しているのが、DigitObserverインスタンスなのか、GraphObserverインスタンスなのかを知りません。しかし、observersフィールドに格納されているインスタンスが、Observerインターフェースを継承していることは知っており、updateメソッドを呼び出せることが保証されています。
一方、DigitObserverクラス、GraphObserverクラスは、自分を観察しているのがRandomNumberGeneratorインスタンスなのか、他のXXXNumberGeneratorインスタンスなのかを知りません。ただ、NumberGeneratorのサブクラスのインスタンスであり、getNumberメソッドを持っていることは知っています。
- 抽象クラスやインターフェースを使って、具象クラスから抽象メソッドを引きはがす
- 引数でインスタンスを渡すときや、フィールドでインスタンスを保持するときは、抽象クラスやインターフェースの型にしておく
このようにすることで、具象クラスの部分をカチッと交換することができます。

6. GitHub

https://github.com/i-tanaka730/design_pattern

7. 参考

• Java言語で学ぶデザインパターン入門