約30年の時を超えたデザインパターンの価値 -現代のスクラムチームの開発者がGoFのデザインパターンを学び直し得たもの- / The Timeless Quality of GoF Design Patterns

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約30年の時を超えたデザインパターンの価値 -現代のスクラムチームの開発者がGoFのデザインパターンを学び直し得たもの- えわ (Yusuke Uchida) @ewa_mobile 2024/01/11 Regional Scrum Gathering Tokyo 2024

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⾃⼰紹介 • えわ (Yusuke Uchida) • X（旧Twitter）: @ewa_mobile • Cybozu • モバイルエンジニア • iOS / Android 2

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GoFのデザインパターンについて 3

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4 名前は知ってる理解してる使ったことがある Singletonとか！ … GoFのデザインパターン

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5 名前は知ってる理解してる使ったことがある古い Singletonとか！ … GoFのデザインパターン

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GoFのデザインパターンとは GoF (Gang of Four) 本で紹介された23個の設計カタログ建築家Christopher Alexanderからの影響 “オブジェクト指向システムにおいて重要でかつ繰り返し現れる設計を、それぞれ体系的に名前づけし、説明を加え、評価したものである。我々の⽬的は⼈びとが効果的に利⽤できるような形式で設計経験を整理することである。そのために、もっとも重要なデザインパターンをいくつか⽂書化し、カタログの形で表⽰した。” 『オブジェクト指向における再利⽤のためのデザインパターン』より ※強調は発表者による 6

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よく⾔われるメリット • 解決策を再利⽤できる • 共通⽤語を確⽴できる ※今⽇の発表で「パターン」「デザインパターン」と⾔った場合基本的にはこのGoFのデザインパターンのことを指します 7

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原著出版から約30年原著出版は1995年技術の移り変わりが激しい世界で2024年に • どれだけ役に⽴つ？ • 学ぶ価値がどれだけある？ 8

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原著出版から約30年原著出版は1995年技術の移り変わりが激しい世界で2024年に • どれだけ役に⽴つ？ • 学ぶ価値がどれだけある？様々な意⾒、批判的なものも ※否定・反論したい話ではないので具体的に触れませんが、⾃分⾃⾝過去に批判的な意⾒を聞いて重要なものではないと思っていました 9

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転機: Certified Scrum Developer (CSD) 研修 10 https://www.jp.agilergo.com/online-csd-bernstein-202306 David Bernstein • RSGT 2023 Keynote Speaker • 『レガシーコードからの脱却』著者研修の半分がデザインパターン様々な問いで理解を揺さぶられ学び直しへ

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実感したGoFのデザインパターンの価値 GoFのデザインパターンは設計原則を⽤いて適切に抽象化している例 • 設計原則を適⽤するバリエーションを学べる • デザインパターンだけでなく設計原則の理解も同時に促進される 11

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実感したGoFのデザインパターンの価値 GoFのデザインパターンは設計原則を⽤いて適切に抽象化している例 • 設計原則を適⽤するバリエーションを学べる • デザインパターンだけでなく設計原則の理解も同時に促進される実務の問題に働いている⼒を⾒極める能⼒が⾼まり、デザインパターン以外の⽅法でも設計原則を適⽤してコードを適切な箇所で分割できるようになる 12

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Target Audience & Learning Outcome 13

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Target Audience / Learning Outcome Target オブジェクト指向⾔語で開発を⾏ってるスクラムチームの開発者で • GoFのデザインパターンをこれから学ぼうか悩んでいる • GoFのデザインパターンを学んだが活かし⽅に悩んでいる • 設計原則の適⽤⽅法に悩んでいる 14

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Target Audience / Learning Outcome Target オブジェクト指向⾔語で開発を⾏ってるスクラムチームの開発者で • GoFのデザインパターンをこれから学ぼうか悩んでいる • GoFのデザインパターンを学んだが活かし⽅に悩んでいる • 設計原則の適⽤⽅法に悩んでいる Learning Outcome GoFのデザインパターンは単なる実装例のカタログではなく、設計原則を学ぶための最⾼の教材だと感じた学び⽅を伝え、 GoFのデザインパターンを学んでみよう、学び直してみようと思ってもらえる 15

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今⽇の発表内容 16 GoFのデザインパターン

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今⽇の発表内容 17 GoFのデザインパターン CSD研修その後の学習学び直しにつながる問い効果的な学習⽅法

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お断り • 個別のデザインパターンの詳細な説明は省略します • 知らなくても話の趣旨は理解してもらえるはず • 出てきたパターンを学んだ後⾒返すと新しい発⾒があるかも 18

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アジャイル開発でなぜ設計原則が重要なのか 19

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アジャイル開発での設計原則の重要性 20 短いサイクルで開発・リリース

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アジャイル開発での設計原則の重要性 21 サイクル毎に回帰試験短いサイクルで開発・リリース

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アジャイル開発での設計原則の重要性 22 サイクル毎に回帰試験テスト⾃動化 CI/CD 短いサイクルで開発・リリース

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アジャイル開発での設計原則の重要性 23 サイクル毎に回帰試験テスト⾃動化 CI/CD 短いサイクルで開発・リリース 🙏

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アジャイル開発での設計原則の重要性 24 サイクル毎に回帰試験テスト⾃動化 CI/CD 実⾏時間を抑えるテスト戦略短いサイクルで開発・リリース 🙏

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アジャイル開発での設計原則の重要性 25 サイクル毎に回帰試験テスト⾃動化 CI/CD 実⾏時間を抑えるテスト戦略短いサイクルで開発・リリース 💥 🙏

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アジャイル開発での設計原則の重要性 26 サイクル毎に回帰試験テスト⾃動化 CI/CD 実⾏時間を抑えるテスト戦略短いサイクルで開発・リリースより⼩さくテスト可能な設計 💥 🙏

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アジャイル開発での設計原則の重要性 27 サイクル毎に回帰試験テスト⾃動化 CI/CD 実⾏時間を抑えるテスト戦略短いサイクルで開発・リリースより⼩さくテスト可能な設計設計⼒設計原則の適⽤ 💥 🙏

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アジャイル開発での設計原則の重要性 28 サイクル毎に回帰試験テスト⾃動化 CI/CD 実⾏時間を抑えるテスト戦略短いサイクルで開発・リリース要求変更より⼩さくテスト可能な設計 💥 🙏 設計⼒設計原則の適⽤

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アジャイル開発での設計原則の重要性 29 サイクル毎に回帰試験テスト⾃動化 CI/CD 実⾏時間を抑えるテスト戦略短いサイクルで開発・リリース要求変更より⼩さくテスト可能な設計リファクタリング 💥 🙏 設計⼒設計原則の適⽤

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アジャイル開発での設計原則の重要性 30 サイクル毎に回帰試験テスト⾃動化 CI/CD 実⾏時間を抑えるテスト戦略短いサイクルで開発・リリース要求変更より⼩さくテスト可能な設計リファクタリング 💥 🙏 💸 設計⼒設計原則の適⽤

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アジャイル開発での設計原則の重要性 31 サイクル毎に回帰試験テスト⾃動化 CI/CD 実⾏時間を抑えるテスト戦略短いサイクルで開発・リリース要求変更より⼩さくテスト可能な設計リファクタリング 💥 🙏 💸 設計⼒設計原則の適⽤

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アジャイル開発での設計原則の重要性開発のサイクルを健全に保ち開発速度を維持するために設計原則とその使い⽅が重要 32 サイクル毎に回帰試験テスト⾃動化 CI/CD 実⾏時間を抑えるテスト戦略短いサイクルで開発・リリース要求変更より⼩さくテスト可能な設計リファクタリング 💥 🙏 💸 設計⼒設計原則の適⽤

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33 GoFのデザインパターン CSD研修その後の学習学び直しにつながる問い効果的な学習⽅法

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34 GoFのデザインパターンアジャイルで設計原則が重要 CSD研修その後の学習設計原則を学ぶための最⾼の教材学び直しにつながる問い効果的な学習⽅法

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CSD研修での学び直しにつながった問い 35

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講師からの問い似ているパターン同⼠を⽐較して • そのパターンの意図は何なのか？ • そのパターンは何をカプセル化しているのか？ 36

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講師からの問い似ているパターン同⼠を⽐較して • そのパターンの意図は何なのか？ • そのパターンは何をカプセル化しているのか？印象的だった例 • Template MethodとStrategyの⽐較 • Decoratorと Chain of Responsibility (CoR)の⽐較 37

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Template MethodとStrategyの⽐較どちらもアルゴリズムの再利⽤を可能にする⾊んな本で⽐較されていて、いわば鉄板の⽐較 38 Template Method Strategy

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実装⽅法の違い: 継承か委譲か “ Template Methodパターンは継承を使って問題を解決し、 Strategyパターンは問題解決に委譲を使う。” 『アジャイルソフトウェア開発の奥義』より ※強調は発表者による 39 継承委譲 Template Method Strategy

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意図の違い “StrategyとTemplate Methodの違いの⼀つの⾒⽅は、 Strategyがアルゴリズムを変化させるために使われるのに対し、 Template Methodはアルゴリズムは共通で、そのステップを変化させるために使われる” by David Bernstein ※強調は発表者による 40 アルゴリズムのステップアルゴリズム Template Method Strategy

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パターンの意図が重要重要なのはクラス構造ではない継承を使っていても意図を満たしていればTemplate Method 41

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なぜ説明が異なるのか “template methodでは、アルゴリズムの⼀部を変更するために継承を利⽤している。それに対してStrategyパターンでは、アルゴリズム全体を変更するために委譲を利⽤している。” 『オブジェクト指向における再利⽤のためのデザインパターン』より ※強調は発表者による 42

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なぜ説明が異なるのか “template methodでは、アルゴリズムの⼀部を変更するために継承を利⽤している。それに対してStrategyパターンでは、アルゴリズム全体を変更するために委譲を利⽤している。” 『オブジェクト指向における再利⽤のためのデザインパターン』より ※強調は発表者による説明相⼿・⽬的に合わせた切り⼝の違い • 実装の違い: パターンを説明する⼊り⼝としてわかりやすいので着⽬ • 意図の違い: 設計原則をどう適⽤しているか理解をするために着⽬ 43

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DecoratorとCoRの⽐較どちらも複数の処理を連続で呼び出すが、その違いは何か？ 45

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DecoratorとCoRの⽐較どちらも複数の処理を連続で呼び出すが、その違いは何か？ GoF本では⾔及されてないが、⾔われてみると似ている 46 『オブジェクト指向における再利⽤のためのデザインパターン』より

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本質的な違いを考える浮かぶ実装例は違うが、本質的には何が違うのか…？ 47 https://uxdaystokyo.com/articles/glossary/dunning-kruger-effect/

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DecoratorとCoRの違い Decoratorは確実に全ての処理を実⾏するが、 CoRは1つ1つの処理ごとに検査し途中で⽌まり得る点が違う 48

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CSD研修での学びパターンの意図や、どう設計原則が適⽤されているかを考えることで、パターンに加えて設計原則の理解も促進される 49

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CSD研修での学びパターンの意図や、どう設計原則が適⽤されているかを考えることで、パターンに加えて設計原則の理解も促進される少ない実装例を理解するだけで⾜を⽌めてしまうと、狭く不正確な理解になることさえあると実感 50

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CSD研修での学びパターンの意図や、どう設計原則が適⽤されているかを考えることで、パターンに加えて設計原則の理解も促進される少ない実装例を理解するだけで⾜を⽌めてしまうと、狭く不正確な理解になることさえあると実感学び直しへ… 51

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何か1つ、GoF以外のでパターンでもいいので • そのパターンの意図 • どんな設計原則がどう適⽤されているか • 何をカプセル化している？ • 何に影響を与えず、どんな責務を拡張できる？を考えてみてください 52 ◯◯パターン △△原則 ××原則 □□原則

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GoFのデザインパターンの効果的な学び⽅ 53

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各書籍での⾔及 54 ※は本編後の付録などで⾔及されているものパターン名分類 CSD研修 by David Bernstein オブジェクト指向のこころアジャイルソフトウェア開発の奥義パターン指向リファクタリング⼊⾨ Head First デザインパターン第2版採⽤率 Abstract Factory ⽣成 ◯ ◯ ◯ 60% Builder ⽣成 ※ ◯ ※ 20% Factory Method ⽣成 ◯ ◯ ◯ ◯ ◯ 100% Prototype ⽣成 ※ ※ 0% Singleton ⽣成 ◯ ◯ ◯ ◯ ◯ 100% Adapter 構造 ◯ ◯ ◯ ◯ - 80% Bridge 構造 ◯ ◯ ◯ ※ 60% Composite 構造 ◯ ◯ ◯ 60% Decorator 構造 ◯ ◯ ◯ ◯ 80% Façade 構造 ◯ ◯ ◯ ◯ 80% Flyweight 構造 ※ 0% Proxy 構造 ◯ ◯ ◯ 60% Chain of Responsibility 振る舞い ◯ ※ 20% Command 振る舞い ◯ ◯ ◯ 60% Interpreter 振る舞い ◯ ※ 20% Iterator 振る舞い ◯ 20% Mediator 振る舞い ◯ ※ 20% Memento 振る舞い ※ 0% Observer 振る舞い ◯ ◯ ◯ ◯ 80% State 振る舞い ◯ ◯ ◯ ◯ 80% Strategy 振る舞い ◯ ◯ ◯ ◯ ◯ 100% Template Method 振る舞い ◯ ◯ ◯ ◯ ◯ 100% Visitor 振る舞い ◯ ◯ ※ 40%

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実感した効果的な学び⽅ 1. 似ているパターンを⽐較する 2. さまざまな設計原則の適⽤⽅法を学ぶ 3. 同じパターンの異なる実装例を学ぶ 4. パターンを適⽤していく過程を学ぶ 5. ⾃分の理解を⼈に説明する 55

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1. 似ているパターンを⽐較するパターンと設計原則の理解が深まる⽐較する際の着⽬点 • 責務・実現していることが似てる • クラス構造が似てる 56 Template Method Strategy 実現していることが似ている

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1. 似ているパターンを⽐較するパターンと設計原則の理解が深まる⽐較する際の着⽬点 • 責務・実現していることが似てる • クラス構造が似てる 57 Template Method Strategy State 実現していることが似ているクラス構造が似ている

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2.さまざまな設計原則の適⽤⽅法を学ぶ設計の幅が広がり、語彙が増え設計意図の説明⼒が⾼まる 58 書籍取り上げている設計原則オブジェクト指向のこころオープン・クローズドの原則、依存関係逆転の原則、リスコフの置換原則、流動的要素のカプセル化、インターフェースに対するプログラミングアジャイルソフトウェア開発の奥義 SOLID原則、パッケージ設計の原則 Head Firstデザインパターン第2版カプセル化、インターフェースに対するプログラミング、継承より委譲、疎結合設計、オープン・クローズドの原則、依存関係逆転の原則、デメテルの法則、Tell Donʻt Ask、単⼀責任の原則

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3.同じパターンの異なる実装例を学ぶパターンの意図に注⽬した学び⽅ • 複数の実装例に共通する本質は何か • 最低限どこを満たせば良いのか、満たさなくても良い部分はどこか 59

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3.同じパターンの異なる実装例を学ぶパターンの意図に注⽬した学び⽅ • 複数の実装例に共通する本質は何か • 最低限どこを満たせば良いのか、満たさなくても良い部分はどこか難しいパターンも様々な実装例を通して理解する少ない実装例だけだと狭い理解になるが、多く学ぶとパターンの意図の理解が深まる 60

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4.パターンを適⽤していく過程を学ぶ既存のコードを要求変更に適応するようリファクタリングする際デザインパターンを⽅向性としコードを進化させる⼿順を学ぶ 61 サイクル毎に回帰試験テスト⾃動化 CI/CD 実⾏時間を抑えるテスト戦略短いサイクルで開発・リリース要求変更より⼩さくテスト可能な設計リファクタリング

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4.パターンを適⽤していく過程を学ぶ⼿順の写経がおすすめ • アジャイルソフトウェア開発の奥義 • パターン指向リファクタリング⼊⾨設計原則へ理解が深まり、実務でもそのまま役⽴つ 62

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5.⾃分の理解を⼈に説明する • 発表資料にまとめる • ブログにまとめる • ⼈とわいわいする • 「このパターンってアレのことかも？」など 63

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番外編: GoF本を読む難しいので最初から全てはわからないかもしれないが、理解した上で読むと味わいが深まりそう 64

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実感した効果的な学び⽅ 1. 似ているパターンを⽐較する 2. さまざまな設計原則の適⽤⽅法を学ぶ 3. 同じパターンの異なる実装例を学ぶ 4. パターンを適⽤していく過程を学ぶ 5. ⾃分の理解を⼈に説明する 6. （GoF本を読む） 65

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GoFのデザインパターンを現代で学ぶ価値 66

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67 GoFのデザインパターンアジャイルで設計原則が重要 CSD研修その後の学習設計原則を学ぶための最⾼の教材学び直しにつながる問い効果的な学習⽅法

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68 GoFのデザインパターンアジャイルで設計原則が重要 CSD研修その後の学習設計原則を学ぶための最⾼の教材学び直しにつながる問い効果的な学習⽅法 GoFのデザインパターンを現代で学ぶ価値

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重要ではないと考えること各パターンを厳密に定義することパターンを⽐較して意図を理解するのは、中⼼を⾒定めるためで境界をはっきりさせるためではない 69

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重要ではないと考えること各パターンを厳密に定義することパターンを⽐較して意図を理解するのは、中⼼を⾒定めるためで境界をはっきりさせるためではないパターンの特定の実装例を暗記すること • 実装例はわかりやすいのでそこから⼊るのは⼤賛成だが、そこで⾜を⽌めたり、実装例に引っ張られすぎないことが⼤事 • パターンの意図を理解した上で、⾔語に合った実装（例えばクラス以外の⽅法を使うなど）を考えるのが良いのでは 70

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重要だと考えること各パターンがどんな問題を、どんな意図で、どのように設計原則を適⽤し解決しているか学ぶこと • 設計原則を理解し活⽤できるようになる • 設計意図を⾔語化できるようになる 71

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重要だと考えること各パターンがどんな問題を、どんな意図で、どのように設計原則を適⽤し解決しているか学ぶこと • 設計原則を理解し活⽤できるようになる • 設計意図を⾔語化できるようになる GoFのデザインパターンは⽂書化され多くの⼈が議論しているから、学ぶと良い設計のための訓練になる似たものが他にあるなら必ずしもGoFのパターンでなくても良いが、 GoFのパターンは1つの最適解なのでは 72

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デザインパターンの時を超えた価値 GoFのデザインパターンを学ぶことで実務の問題に働いている⼒を⾒極める能⼒が⾼まり、デザインパターン以外の⽅法でも設計原則を適⽤してコードを適切な箇所で分割できるようになり、開発速度を維持できる 73

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デザインパターンの時を超えた価値 GoFのデザインパターンを学ぶことで実務の問題に働いている⼒を⾒極める能⼒が⾼まり、デザインパターン以外の⽅法でも設計原則を適⽤してコードを適切な箇所で分割できるようになり、開発速度を維持できるデザインパターンはあらかじめ変化に備えて適応しておくものではなく、要求変更が起きた時に既存のコードを進化させる⼒を磨くために学ぶもの 74

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次の沼へ: Christopher Alexanderの⾔葉 “逆説的だが、現実に役⽴っているパタンそのものを否定できるほど⾃由になってこそ、⽣き⽣きとした建物ができることが分かる。そして結局、ランゲージを⽤いる⼈⾃⾝が⾃由で無我である場合に限って、⽣き⽣きとした建物になる。そのような場合のみ、⾃分のイメージに驚かされることなく、現実にあるがままの⼒を認識できるのである。だが、その時点ではもうランゲージを必要としない。⾃分のイメージに影響されたり歪められたりせず、現実に存在するさまざまな⼒を⾒ぬくことができ、それらの⼒だけを頼りに建物をつくることができる- そこまで⾃分⾃⾝を解放しさえすれば、もはや完全にパタンなしで⾃由に建物をつくることができる-つまり、パタンに込められた知識、さまざまな⼒が現実にどう作⽤するかについての知識が、すでに⾃分⾃⾝のものになっているからである。” 『時を超えた建設への道』より ※強調は発表者による 75

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まとめ • GoFのデザインパターンは設計原則を学ぶための最⾼の教材 • 学ぶことで実務の問題に働いている⼒を⾒極める能⼒が⾼まり、デザインパターン以外の⽅法でも設計原則を適⽤してコードを適切な箇所で分割できるようになり、開発速度を維持できる • 実感した効果的な学び⽅は 1. 似ているパターンを⽐較する 2. さまざまな設計原則の適⽤⽅法を学ぶ 3. 同じパターンの異なる実装例を学ぶ 4. パターンを適⽤していく過程を学ぶ 5. ⾃分の理解を⼈に説明する 76

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参考書籍 (1) 77 『オブジェクト指向における再利⽤のためのデザインパターン』 Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson, John Vlissides 『アジャイルソフトウェア開発の奥義』 Robert C. Martin

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参考書籍 (2) 78 『オブジェクト指向のこころ』 Alan Shalloway, James Trott 『パターン指向リファクタリング⼊⾨』 Joshua Kerievsky

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参考書籍 (3) 79 『時を超えた建設の道』 Christopher Alexander 『Head Firstデザインパターン第2版』 Eric Freeman, Elisabeth Robson