Compositeパターン: オブジェクトの階層関係をエレガントに表現する方法

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2. Compositeパターン オブジェクトの階層関係をエレガントに表現する方法 2022/11/25 (金)
3. よろしくお願いします • Hank Ehly（名:ハンク 姓:イーリー） • ENECHANGE株式会社 ◦ 節電目的で家電を遠隔操作するアプリケーション開発 ◦ 大量の電力消費量データを用いたクラスター分析／予測システム開発 ◦ Airflowを活用したデータパイプライン開発 ◦ AWS Elastic Container Serviceで1,000以上のFargateノードを活用した 分散処理 • qiita.com/hankehly • github.com/hankehly • linkedin.com/in/hankehly • twitter.com/hankehly • connpass.com/user/hankehly
4. アジェンダ • Compositeパターンとは • 投資ポートフォリオの事例 • こんな時におす すめ • Compositeパターンの構造 • メリット / デメリット • サンプルコード
5. Compositeパターンとは • GoF（Gang of Four）のデザインパターンの一つ • 構造に関するパターン（Structural Pattern） (1994)
6. Compositeパターンとは • 階層関係にあるオブジェクトをエレガントに表現し、扱い方をシンプルに • オブジェクトを木構造にまとめる • 単体のオブジェクトと、複数のオブジェクトを持つ 「Compositeオブジェクト」を同じもののように扱うこと が可能になる A B C D E Compositeオブジェクト 単体のオブジェクト
7. 投資ポートフォリオ A 円 C 円 D 円 E 円 F 円 X 円 B 円
8. interface Asset + getValue() class Cash + getValue() class Property + getValue() class AppleStock + getValue() class Portfolio + getValue()
9. interface Asset + getValue() + add(Asset) + remove(Asset) class Cash + getValue() class Property + getValue() class Portfolio + getValue() + add(Asset) + remove(Asset) class AppleStock + getValue()
10. interface Asset + getValue() + add(Asset) + remove(Asset) class Cash + getValue() class Property + getValue() class Portfolio + getValue() + add(Asset) + remove(Asset) class AppleStock + getValue() Leaf（葉っぱ）オブジェクト
11. interface Asset + getValue() + add(Asset) + remove(Asset) class Cash + getValue() class Property + getValue() class Portfolio + getValue() + add(Asset) + remove(Asset) class AppleStock + getValue() Leaf（葉っぱ）オブジェクト Compositeオブジェクト
12. A 円 C 円 D 円 E 円 F 円 X 円 B 円
13. A 円 C 円 D 円 E 円 F 円 B 円 class Portfolio + getValue() + add(Asset) + remove(Asset)
14. C 円 D 円 E 円 F 円 B 円 class Portfolio + getValue() + add(Asset) + remove(Asset) class Cash + getValue()
15. C 円 D 円 E 円 F 円 class Portfolio + getValue() + add(Asset) + remove(Asset) class Cash + getValue() class Property + getValue()
16. D 円 E 円 F 円 class Portfolio + getValue() + add(Asset) + remove(Asset) class Cash + getValue() class Property + getValue() class Fund + getValue() + add(Asset) + remove(Asset)
17. class Portfolio + getValue() + add(Asset) + remove(Asset) class Cash + getValue() class Property + getValue() class Fund + getValue() + add(Asset) + remove(Asset) … class AppleStock + getValue() class EnechangeStock + getValue()
18. 1. 階層関係にあるオブジェクトを表現する時 2. 単体のオブジェクトと、複数のオブジェクトを持つ「Compositeオブジェクト」を同じも ののように扱いたい時 こんな時におすすめ
19. Compositeパターンの構造 • Component (Asset) ◦ 階層にあるオブジェクトのI/F定義 ◦ デフォルト挙動の実装 ◦ 子供を取得したり、管理するためのI/F定義 operation() add(Component) remove(Component) getChild(int) Component operation() Leaf Client for c in self.children: c.operation() • Leaf (Cash) ◦ 単体のオブジェクトを表現する ◦ 単体のオブジェクトの実装 ◦ 子供を持たない • Composite (Fund) ◦ 子供を持つオブジェクトの実装 ◦ 子供を管理するロジックの実装 ▪ 例: add, remove, getChild ◦ 子供を保管する • Client ◦ Component I/Fを通じてオブジェクトを操る operation() add(Component) remove(Component) getChild(int) Composite 1 parent 0..* child
20. • 単体/Compositeオブジェクトを同じ もののように扱える • 新しい種類のコンポーネントを追加 しやすい • Leaf（子供）に親へのリファレンスを 保管することで、階層を横断できる 例: child->parent->parent… • Compositeオブジェクトに保管でき る子供の型を限定しにくい（ランタイ ムに確認が必要） メリット デメリット
21. サンプルコード イメージ • ファイルツリー • 階層になっている • チェックボックス
22. サンプルコード class PathComponent: """Componentインターフェイス """ def __init__(self, name): self.name = name def add(self, child: "PathComponent"): pass def remove(self): pass def set_checked(self, checked): pass def get_checked(self): pass イメージ
23. サンプルコード class FileLeaf(PathComponent): """Leafクラス""" def __init__(self, name): super().__init__(self, name) self.checked = Checked.Unchecked def add(self, child: PathComponent): raise NotImplementedError() def remove(self, child: PathComponent): raise NotImplementedError() def set_checked(self, checked): self.checked = checked def get_checked(self): return self.checked イメージ
24. class CompositeFolder(PathComponent): """Compositeクラス""" def __init__(self, name): super().__init__(self, name) self.children = set() def add(self, child: PathComponent): self.children.add(child) def remove(self, child: PathComponent): if child in self.children: self.children.remove(child) def set_checked(self, checked): for c in self.children: c.checked = checked def get_checked(self): child_status = [] for c in self.children: # Compositeはオペレーションを子供に委託する child_status.append(c.get_checked()) if all(child_status): return Checked.Checked elif all([s == False for s in child_status]): return Checked.Unchecked else: return Checked.Intermediate イメージ
25. サンプルコード # (1) コンポーネントを作る first_child = FileLeaf("First Child") second_child = CompositeFolder("Second Child") grandchild_1 = FileLeaf("Grandchild 1") grandchild_2 = CompositeFolder("Grandchild 2") grand_grandchild_1 = FileLeaf("GrandGrandchild 1") grand_grandchild_2 = CompositeFolder("GrandGrandchild 2") grandchild_3 = FileLeaf("Grandchild 3") third_child = FileLeaf("Third Child") # (2) 階層を作る grandchild_2.add(grand_grandchild_1) grandchild_2.add(grand_grandchild_2) second_child.add(grandchild_1) second_child.add(grandchild_2) second_child.add(grandchild_3) # (3) コンポーネントを操る # *Leaf/Compositeの区別不要* grandchild_1.set_checked(Checked.Checked) grand_grandchild_1.set_checked(Checked.Checked) second_child.get_checked() # "intermediate" イメージ
26. ご清聴ありがとうございます ブログ Strategyパターン：すべての開発 者が知っておくべき強力なツール