Strategyパターンが解決する問題

問題：if-elseやswitch文の乱立

アルゴリズムの切り替えをif-elseやswitch文で実装すると、以下の問題が発生します。

public class PaymentProcessor {
    public void processPayment(String paymentType, double amount) {
        switch (paymentType) {
            case "CREDIT_CARD":
                // クレジットカード処理
                System.out.println("クレジットカードで" + amount + "円を決済");
                break;
            case "PAYPAL":
                // PayPal処理
                System.out.println("PayPalで" + amount + "円を決済");
                break;
            case "CRYPTOCURRENCY":
                // 暗号通貨処理
                System.out.println("暗号通貨で" + amount + "円を決済");
                break;
            default:
                throw new IllegalArgumentException("未対応の決済方法");
        }
    }
}

解決策：Strategyパターン

Strategyパターンは、アルゴリズムを個別のクラスとして定義し、それらを交換可能にすることで、上記の問題を解決します。

「アルゴリズムのファミリーを定義し、それぞれをカプセル化して、それらを交換可能にする。Strategyパターンにより、アルゴリズムをそれを使用するクライアントから独立して変更できる。」
— Gang of Four, Design Patterns

パターンの構造

UML図

登場する役割

Java実装例

基本実装：決済システム

/**
 * 決済戦略の共通インターフェース
 */
public interface PaymentStrategy {
    /**
     * 決済を実行する
     * @param amount 決済金額
     */
    void pay(double amount);
}

/**
 * クレジットカード決済の実装
 */
public class CreditCardStrategy implements PaymentStrategy {
    private String cardNumber;
    private String name;
    
    public CreditCardStrategy(String cardNumber, String name) {
        this.cardNumber = cardNumber;
        this.name = name;
    }
    
    @Override
    public void pay(double amount) {
        System.out.println(amount + "円をクレジットカードで決済しました");
        System.out.println("カード番号: " + maskCardNumber(cardNumber));
    }
    
    private String maskCardNumber(String cardNumber) {
        // 最後の4桁以外をマスク
        return "**** **** **** " + cardNumber.substring(cardNumber.length() - 4);
    }
}

/**
 * PayPal決済の実装
 */
public class PayPalStrategy implements PaymentStrategy {
    private String email;
    
    public PayPalStrategy(String email) {
        this.email = email;
    }
    
    @Override
    public void pay(double amount) {
        System.out.println(amount + "円をPayPalで決済しました");
        System.out.println("アカウント: " + email);
    }
}

/**
 * 暗号通貨決済の実装
 */
public class CryptocurrencyStrategy implements PaymentStrategy {
    private String walletAddress;
    
    public CryptocurrencyStrategy(String walletAddress) {
        this.walletAddress = walletAddress;
    }
    
    @Override
    public void pay(double amount) {
        System.out.println(amount + "円を暗号通貨で決済しました");
        System.out.println("ウォレット: " + walletAddress);
    }
}

/**
 * ショッピングカート（コンテキスト）
 */
public class ShoppingCart {
    private PaymentStrategy paymentStrategy;
    
    /**
     * 決済方法を設定する
     */
    public void setPaymentStrategy(PaymentStrategy paymentStrategy) {
        this.paymentStrategy = paymentStrategy;
    }
    
    /**
     * 商品を購入する
     */
    public void checkout(double amount) {
        if (paymentStrategy == null) {
            throw new IllegalStateException("決済方法が設定されていません");
        }
        paymentStrategy.pay(amount);
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ShoppingCart cart = new ShoppingCart();
        
        // クレジットカードで決済
        cart.setPaymentStrategy(
            new CreditCardStrategy("1234567812345678", "山田太郎")
        );
        cart.checkout(5000);
        
        System.out.println("---");
        
        // PayPalで決済
        cart.setPaymentStrategy(
            new PayPalStrategy("yamada@example.com")
        );
        cart.checkout(3000);
        
        System.out.println("---");
        
        // 暗号通貨で決済
        cart.setPaymentStrategy(
            new CryptocurrencyStrategy("0x742d35Cc6634C0532925a3b844Bc9e7595f0bEb")
        );
        cart.checkout(10000);
    }
}

実行結果

5000.0円をクレジットカードで決済しました
カード番号: **** **** **** 5678
---
3000.0円をPayPalで決済しました
アカウント: yamada@example.com
---
10000.0円を暗号通貨で決済しました
ウォレット: 0x742d35Cc6634C0532925a3b844Bc9e7595f0bEb

Java 8以降：ラムダ式を活用した実装

Java 8のラムダ式を使うと、シンプルなStrategyはクラスを作らずに定義できます。

public class LambdaStrategyExample {
    public static void main(String[] args) {
        ShoppingCart cart = new ShoppingCart();
        
        // ラムダ式でStrategyを定義
        cart.setPaymentStrategy(amount -> 
            System.out.println(amount + "円を現金で決済しました")
        );
        cart.checkout(2000);
        
        // メソッド参照も使用可能
        cart.setPaymentStrategy(LambdaStrategyExample::bankTransfer);
        cart.checkout(15000);
    }
    
    private static void bankTransfer(double amount) {
        System.out.println(amount + "円を銀行振込で決済しました");
    }
}

使用シーンとベストプラクティス

適用すべき状況

実際の適用例

避けるべき状況

メリットとデメリット

メリット

デメリット

他のパターンとの関連

Factory Methodパターンとの組み合わせ

Strategyの選択をFactory Methodに委譲することで、クライアントがStrategyの詳細を知る必要がなくなります。

public class PaymentStrategyFactory {
    public static PaymentStrategy createStrategy(String type, String... params) {
        switch (type) {
            case "CREDIT_CARD":
                return new CreditCardStrategy(params[0], params[1]);
            case "PAYPAL":
                return new PayPalStrategy(params[0]);
            case "CRYPTO":
                return new CryptocurrencyStrategy(params[0]);
            default:
                throw new IllegalArgumentException("未対応の決済方法: " + type);
        }
    }
}

// 使用例
ShoppingCart cart = new ShoppingCart();
PaymentStrategy strategy = PaymentStrategyFactory.createStrategy(
    "CREDIT_CARD", "1234567812345678", "山田太郎"
);
cart.setPaymentStrategy(strategy);
cart.checkout(5000);

Stateパターンとの違い

Template Methodパターンとの違い

Strategy：オブジェクトの合成によりアルゴリズム全体を交換
Template Method：継承によりアルゴリズムの一部を変更

まとめ

Strategyパターンは、アルゴリズムの交換可能性を実現する強力なパターンです。開放閉鎖原則を守り、保守性の高いコードを書くために、条件分岐が増えてきたら積極的に適用を検討すべきです。Java 8以降のラムダ式により、さらに簡潔な実装が可能になりました。

実務では、Factory Methodと組み合わせてStrategyの生成を隠蔽したり、Dependency Injectionと組み合わせてテスト容易性を高めたりすることが一般的です。適切な場面でStrategyパターンを活用し、柔軟で拡張性の高いシステムを構築していきましょう。