GoF（Gang of Four）のデザインパターン：構造パターン（Adapter, Decorator, Facade）を徹底解説

1. はじめに

オブジェクト指向プログラミングにおいて、「異なるクラスをどのように組み合わせるか？」 は重要な課題です。
特に、クラス間の結合度を最小限に抑えながら、柔軟に機能を拡張 できる設計が求められます。

この問題を解決するために、GoF（Gang of Four）が提唱した構造パターン（Structural Patterns） が役立ちます。
構造パターンは、オブジェクトやクラスをどのように組み合わせて、システム全体の構造を整理するか を定義します。

本記事では、代表的な3つの構造パターン（Adapter、Decorator、Facade）の概要と実装（複数言語） を紹介します。

2. 構造パターンとは？

GoFのデザインパターンの中で、構造パターンは以下のように分類されます。

パターン	概要
Adapter	互換性のないインターフェースを統一する
Decorator	既存のオブジェクトに新しい機能を動的に追加する
Facade	システムの複雑な構造を隠し、シンプルなインターフェースを提供する
Bridge	実装と抽象を分離し、拡張しやすい設計を提供する
Composite	オブジェクトのツリー構造を管理する
Proxy	直接アクセスせずに代理オブジェクトを通して操作する

今回は、最も使用頻度の高い Adapter、Decorator、Facade に焦点を当てて解説します。

3. Adapterパターン：異なるインターフェースの橋渡し

3.1. Adapterパターンとは？

Adapter（アダプター）パターン は、異なるインターフェースを持つクラスを統一的に扱えるようにする デザインパターンです。

✅ メリット

互換性のないクラス同士を連携可能にする
既存のコードを変更せずに統一されたインターフェースを提供できる

❌ デメリット

新しいAdapterクラスが必要になるため、コード量が増える

3.2. Adapterパターンの実装

Javaでの実装

// 既存のクラス（互換性のないインターフェース）
class OldSystem {
    public void legacyMethod() {
        System.out.println("旧システムのメソッド");
    }
}

// 統一したいインターフェース
interface NewSystem {
    void newMethod();
}

// Adapterクラス（旧システムを新しいインターフェースに適合）
class Adapter implements NewSystem {
    private OldSystem oldSystem;

    public Adapter(OldSystem oldSystem) {
        this.oldSystem = oldSystem;
    }

    public void newMethod() {
        oldSystem.legacyMethod();
    }
}

// 使用例
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        OldSystem oldSystem = new OldSystem();
        NewSystem adapter = new Adapter(oldSystem);
        adapter.newMethod(); // Output: 旧システムのメソッド
    }
}

✅ Adapterを介して、新しいインターフェースと旧システムを統一

4. Decoratorパターン：機能を動的に追加

4.1. Decoratorパターンとは？

Decorator（デコレーター）パターン は、既存のクラスに対して、新しい機能を動的に追加できるようにする パターンです。

✅ メリット

オブジェクトを変更せずに、新しい機能を追加可能
柔軟な拡張ができる

❌ デメリット

デコレーターの組み合わせが複雑になると、管理が難しくなる

4.2. Decoratorパターンの実装

Pythonでの実装

# 基本クラス
class Coffee:
    def cost(self):
        return 5

# Decoratorクラス
class MilkDecorator:
    def __init__(self, coffee):
        self.coffee = coffee

    def cost(self):
        return self.coffee.cost() + 2  # 牛乳の追加料金

# Decoratorクラス
class SugarDecorator:
    def __init__(self, coffee):
        self.coffee = coffee

    def cost(self):
        return self.coffee.cost() + 1  # 砂糖の追加料金

# 使用例
coffee = Coffee()
print("基本のコーヒー:", coffee.cost())  # Output: 5

coffee_with_milk = MilkDecorator(coffee)
print("ミルク入りコーヒー:", coffee_with_milk.cost())  # Output: 7

coffee_with_milk_sugar = SugarDecorator(coffee_with_milk)
print("ミルク＆砂糖入りコーヒー:", coffee_with_milk_sugar.cost())  # Output: 8

✅ オブジェクトを変更せずに、装飾（Decorator）を追加することで機能を拡張できる

5. Facadeパターン：システムの簡易インターフェース

5.1. Facadeパターンとは？

Facade（ファサード）パターン は、複雑なシステムの操作を簡単にするための統一インターフェースを提供する パターンです。

✅ メリット

システムの内部構造を隠し、クライアント側のコードをシンプルにする
変更が容易になり、メンテナンス性が向上する

❌ デメリット

内部の詳細な制御が難しくなる

5.2. Facadeパターンの実装

C++での実装

#include <iostream>

// サブシステム1
class SubSystemA {
public:
    void operationA() {
        std::cout << "サブシステムAの処理\n";
    }
};

// サブシステム2
class SubSystemB {
public:
    void operationB() {
        std::cout << "サブシステムBの処理\n";
    }
};

// Facadeクラス（統一されたインターフェース）
class Facade {
private:
    SubSystemA a;
    SubSystemB b;

public:
    void operation() {
        a.operationA();
        b.operationB();
    }
};

// 使用例
int main() {
    Facade facade;
    facade.operation();
    return 0;
}

✅ クライアント側は Facade を使うだけで、内部の複雑な処理を意識せずに利用可能

6. まとめ

パターン	概要
Adapter	互換性のないインターフェースを統一する
Decorator	既存のオブジェクトに機能を動的に追加する
Facade	システムの複雑な構造を隠し、簡単なインターフェースを提供する