生成器パターン (Builder Pattern)

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Builder Pattern (生成器パターン) - オブジェクト生成に関するパターン

意図

複雑なオブジェクトの構築とその表現を分離して、同じ構築プロセスで異なる表現を作成できるようにすることだよ。

構造

役割分担はこんな感じ：

Builder: Product オブジェクトの各パーツを作成するための抽象インターフェースを指定するよ。
ConcreteBuilder: Builder のインターフェースを実装して、製品のパーツを構築・組み立てる。作成する表現を定義して、製品を取得するためのインターフェースも提供するんだ。
Director: Builder インターフェースを使うオブジェクトを構築するよ。
Product: 構築される複雑なオブジェクトのこと。ConcreteBuilder がこの製品の内部表現を作成して、組み立てプロセスを定義する。コンポーネントを定義するクラスや、それらを最終的な製品に組み立てるためのインターフェースが含まれるよ。

適用場面

Builder パターンは、次のような場合にぴったりだよ：

複雑なオブジェクトを作成するアルゴリズムが、そのオブジェクトの構成部品やそれらの組み立て方法から独立している必要があるとき。
構築プロセスの中で、構築されるオブジェクトに異なる表現（バリエーション）が必要なとき。

例 1

あるファストフード店でキッズセットを作って販売しているとするね。セットには通常、メイン（各種ピザ）、飲み物、おもちゃが含まれている。メニューによって中身は違うけど、作る工程は同じなんだ。フロアの店員（Waiter）がシェフに指示を出してセットを作らせる。これを生成器パターンで実装してみよう。クラス図は以下の通り：

生成器模式-例子

Java

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class Pizza {
    private String parts;
    public void setParts(String parts) { this.parts = parts; }
    public String toString() { return this.parts; }
}

abstract class PizzaBuilder {
    protected Pizza pizza;
    public Pizza getPizza() { return pizza; }
    public void createNewPizza() { pizza = new Pizza(); }
    public abstract void buildParts();
}

class HawaiianPizzaBuilder extends PizzaBuilder {
    public void buildParts(){
        pizza.setParts("生地 + マイルド + ハム＆パイナップル");
    }
}

class SpicyPizzaBuilder extends PizzaBuilder {
    public void buildParts() {
        pizza.setParts("パンピザ + ホット + ペパロニ＆サラミ");
    }
}

class Waiter {
    private PizzaBuilder pizzaBuilder;
    public void setPizzaBuilder(PizzaBuilder pizzaBuilder) {/* ビルダーを設定 */
        this.pizzaBuilder = pizzaBuilder;
    }
    public Pizza getPizza() { return pizzaBuilder.getPizza(); }
    public void construct() { /* 構築 */
        pizzaBuilder.createNewPizza();
        pizzaBuilder.buildParts();
    }
}
class FastFoodOrdering {
    public static void main(String[] args) {
        Waiter waiter = new Waiter();
        PizzaBuilder hawaiian_pizzabuilder = new HawaiianPizzaBuilder();
        waiter.setPizzaBuilder(hawaiian_pizzabuilder);
        waiter.construct();
        System.out.println("ピザ：" + waiter.getPizza());
        // 出力：ピザ：生地 + マイルド + ハム＆パイナップル
    }
}

C++

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#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Pizza
{
private:
    string parts;

public:
    void setParts(string parts) { this->parts = parts; }
    string getParts() { return parts; }
};

class PizzaBuilder
{
protected:
    Pizza *pizza;

public:
    Pizza *getPizza() { return pizza; }
    void createNewPizza() { pizza = new Pizza(); }
    virtual void buildParts() = 0;
};

class HawaiianPizzaBuilder : public PizzaBuilder
{
public:
    void buildParts() { pizza->setParts("生地 + マイルド + ハム＆パイナップル"); }
};

class SpicyPizzaBuilder : public PizzaBuilder
{
public:
    void buildParts()
    {
        pizza->setParts("パンピザ + ホット + ペパロニ＆サラミ");
    }
};

class Waiter
{
private:
    PizzaBuilder *pizzaBuilder;

public:
    void setPizzaBuilder(PizzaBuilder *pizzaBuilder)
    { /* ビルダーを設定 */
        this->pizzaBuilder = pizzaBuilder;
    }
    Pizza *getPizza() { return pizzaBuilder->getPizza(); }
    void construct()
    {
        pizzaBuilder->createNewPizza();
        pizzaBuilder->buildParts();
    }
};

int main()
{
    Waiter *waiter = new Waiter();
    PizzaBuilder *hawaiian_pizzabuilder = new HawaiianPizzaBuilder();
    waiter->setPizzaBuilder(hawaiian_pizzabuilder);
    waiter->construct();
    cout << "ピザ: " << waiter->getPizza()->getParts() << endl;
}

// プログラムの出力結果：
// ピザ：生地 + マイルド + ハム＆パイナップル

例 2

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import java.util.*;

public class Main{
    public static void main(String[] args) {
        Director d = new Director();
        Builder b1 = new Builder1();

        d.Construct(b1);
        Product p1 = b1.getResult();
        p1.show();
    }
}

class Product{
    List<String> parts = new ArrayList<String>();
    
    public void Add(String part){
        parts.add(part);
    }
    
    public void show(){
        System.out.println("製品の情報:");
        for(String s : parts)
            System.out.print(s + " ");
        System.out.println();
    }
}

abstract class Builder{
    public abstract void BuildPart();
    public abstract Product getResult();
}

class Builder1 extends Builder{
    Product p = new Product();

    @Override
    public void BuildPart(){
        p.Add("A1");
        p.Add("A2");
        p.Add("C");
    }

    @Override
    public Product getResult(){
        return p;
    }
}

class Builder2 extends Builder{
    Product p = new Product();

    @Override
    public void BuildPart(){
        p.Add("B1");
        p.Add("B2");
        p.Add("C");
    }

    @Override
    public Product getResult(){
        return p;
    }
}

class Director{
    public void Construct(Builder builder){
        builder.BuildPart();
    }
}