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DP-01: Abstract Factory パターン

関連するオブジェクト族（ファミリー）をまとめて生成するインターフェースを提供するパターンです。データベース接続のように「MySQL 用部品一式」「PostgreSQL 用部品一式」を切り替える場面でよく使われます。

Abstract Factory パターンとは

Abstract Factory（抽象ファクトリー）パターンは、関連する複数のオブジェクトを一まとまりで生成するためのインターフェースを定義するパターンです。具体的なクラス名を直接書かずに、オブジェクト群を作成できます。

Abstract Factory パターンの特徴

製品ファミリーの一貫性: MySQL 用の Connection と Statement は必ず MySQL 版が返るため、組み合わせミスが起きない
切り替えの容易さ: ファクトリーを差し替えるだけで、クライアントコードを変えずに実装を変えられる
依存関係の逆転: クライアントは抽象インターフェースだけに依存し、具体クラスを知らなくてよい

Factory Method との違い

Factory Method: 1種類のオブジェクトを生成するメソッドをサブクラスで実装する
Abstract Factory: 複数種類の関連オブジェクト（製品ファミリー）をまとめて生成するインターフェースを定義する

サンプルコード

AbstractFactoryPatternSample.java

public class AbstractFactoryPatternSample {

    // 抽象製品A: Connection インターフェース
    interface DbConnection {
        String connect();
    }

    // 抽象製品B: Statement インターフェース
    interface DbStatement {
        String executeQuery(String sql);
    }

    // 抽象ファクトリー: DB ファクトリーインターフェース
    interface DbFactory {
        DbConnection createConnection();
        DbStatement createStatement();
    }

    // 具体ファクトリー1: MySQL
    static class MySqlFactory implements DbFactory {
        @Override
        public DbConnection createConnection() {
            return new MySqlConnection();
        }
        @Override
        public DbStatement createStatement() {
            return new MySqlStatement();
        }
    }

    // 具体ファクトリー2: PostgreSQL
    static class PostgreSqlFactory implements DbFactory {
        @Override
        public DbConnection createConnection() {
            return new PostgreSqlConnection();
        }
        @Override
        public DbStatement createStatement() {
            return new PostgreSqlStatement();
        }
    }

    // 具体製品: MySQL 接続
    static class MySqlConnection implements DbConnection {
        @Override
        public String connect() {
            return "MySQL に接続しました（jdbc:mysql://localhost:3306/mydb）";
        }
    }

    // 具体製品: MySQL ステートメント
    static class MySqlStatement implements DbStatement {
        @Override
        public String executeQuery(String sql) {
            return "MySQL で実行: " + sql;
        }
    }

    // 具体製品: PostgreSQL 接続
    static class PostgreSqlConnection implements DbConnection {
        @Override
        public String connect() {
            return "PostgreSQL に接続しました（jdbc:postgresql://localhost:5432/mydb）";
        }
    }

    // 具体製品: PostgreSQL ステートメント
    static class PostgreSqlStatement implements DbStatement {
        @Override
        public String executeQuery(String sql) {
            return "PostgreSQL で実行: " + sql;
        }
    }

    // クライアントコード: ファクトリーを使って DB 操作
    static void runDbOperation(DbFactory factory) {
        DbConnection connection = factory.createConnection();
        DbStatement statement = factory.createStatement();
        System.out.println(connection.connect());
        System.out.println(statement.executeQuery("SELECT * FROM users"));
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("=== MySQL ===");
        runDbOperation(new MySqlFactory());

        System.out.println("\n=== PostgreSQL ===");
        runDbOperation(new PostgreSqlFactory());
    }
}

Java 8 では interface と static な内部クラスで抽象ファクトリーを実装します。クライアントコード（runDbOperation メソッド）は DbFactory インターフェースだけに依存しており、MySQL と PostgreSQL のどちらを渡しても同じコードで動作します。

よくあるミス・注意点

⚠️ 新しい製品を追加するとすべてのファクトリーを修正する必要がある

Abstract Factory インターフェースに新メソッドを追加すると、すべての具体ファクトリークラス（MySqlFactory、PostgreSqlFactory など）を修正しなければなりません。製品の種類が頻繁に増える場合は設計を見直しましょう。

⚠️ Factory Method と混同してしまう

Factory Method は「1種類のオブジェクトをサブクラスで作り分ける」パターンです。 Abstract Factory は「複数の関連オブジェクトをまとめて作る」パターンです。 1つのメソッドしかない Abstract Factory は Factory Method と同じになってしまうため、複数の製品を一貫して生成する場面で選択しましょう。

⚠️ クライアントコードで具体クラスを直接使ってしまう

new MySqlConnection() のように具体クラスを直接インスタンス化すると、 Abstract Factory パターンの恩恵がなくなります。クライアントコードは必ず抽象インターフェース（DbFactory、DbConnection など）だけを参照するようにしましょう。

テストする観点

MySqlFactory が返す Connection は MySQL 用の接続文字列を含むこと
PostgreSqlFactory が返す Connection は PostgreSQL 用の接続文字列を含むこと
MySqlFactory が返す Statement は MySQL 用の SQL 実行メッセージを返すこと
同じファクトリーから生成した Connection と Statement は同じ DB 種別（製品ファミリーの一貫性）であること
クライアントコード（runDbOperation）は DbFactory インターフェースを受け取るため、MySqlFactory と PostgreSqlFactory のどちらでも正常動作すること（ポリモーフィズムの確認）
executeQuery に null を渡したとき NullPointerException が発生しないこと（境界値）

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