D - 依存性逆転の原則(DIP)

DIP (依存性反転原理) を理解する前に、高レベルおよび低レベルのモジュールと抽象化が何であるかを知ることが重要です。

高レベルモジュール:

高レベル モジュールとは、コア機能またはビジネス ロジックを管理するアプリケーションの部分を指します。これらのモジュールは通常、アプリケーションのより大規模で重要な機能を処理します。一般に、高レベルのモジュールはより広範で複雑なタスクを実行し、作業を完了するために他のモジュールに依存する場合があります。

たとえば、 電子商取引アプリケーションを構築している場合、注文管理システムは上位モジュールになります。注文の受け取り、処理、配達の管理などの主要なタスクを処理します。

低レベルモジュール:

一方、低レベルのモジュールは、特定の小規模なタスクを担当します。これらのモジュールは、アプリケーションの基本レベルで動作し、データベースへのデータの保存、ネットワーク設定の構成など、より詳細な作業を実行します。通常、低レベル モジュールは、高レベル モジュールがタスクを実行するのを支援します。

電子商取引の例を続けると、ペイメント ゲートウェイの統合は低レベルのモジュールになります。その仕事は特に支払いを処理することであり、これは注文管理システムのより広範な機能と比較して、より特殊なタスクです。

抽象化:

簡単に言うと、抽象化とは、システムまたはプロセスの一般的なアイデアまたは表現を指します。何が起こるべきかを定義しますが、それがどのように起こるかについては指定しません。基礎となる実装の詳細には踏み込まず、重要な機能に焦点を当てています。

例：

車を運転するところを想像してみてください。車の運転の概念 (つまり、抽象化) には次のものが含まれます。

• 車の始動
• 車を停める

ただし、抽象化では、これらのアクションがどのように実行されるかは指定されていません。それがどのような種類の車であるか、どのような種類のエンジンが搭載されているか、または車を始動または停止させる具体的なメカニズムについては説明されません。これは、何を行う必要があるかについての一般的なアイデアを提供するだけです。

ソフトウェア設計における抽象化:

ソフトウェア設計において、抽象化とは、ルールやアクションのセットを定義するインターフェースや抽象クラスを使用して一般的な契約や構造を作成することを意味しますが、それらのアクションの具体的な実装は分離されたままになります。これにより、どのように行うかを指定せずに、何を行う必要があるかを定義できます。

例：

支払いを処理するメソッドを宣言する PaymentInterface を使用できます。このインターフェイスは支払いを処理する必要があることを指定しますが、支払いがどのように処理されるかは定義しません。これは、PayPal、Stripe、その他の支払い方法などのさまざまな実装を通じて行うことができます。

本質的に、抽象化は一般的な機能に重点を置きながら実装を柔軟にし、将来の変更や拡張を容易にします。

依存性反転原理(DIP)とは何ですか?

依存性反転原則 (DIP) によれば、高レベルのモジュールは低レベルのモジュールに直接依存すべきではありません。代わりに、どちらもインターフェイスや抽象クラスなどの抽象化に依存する必要があります。これにより、高レベルと低レベルのモジュールの両方が互いに独立して動作できるようになり、システムがより柔軟になり、変更の影響が軽減されます。

簡単な説明:

複数の機能を備えたアプリケーションがあると想像してください。ある機能が別の機能に直接依存している場合、ある機能を変更するにはコードの多くの部分を変更する必要があります。 DIP は、直接の依存関係の代わりに、アプリケーションのさまざまな部分を共通のインターフェイスまたは抽象化を通じて動作させる必要があることを示唆しています。このようにして、各モジュールは独立して機能することができ、1 つの機能に変更を加えても、システムの残りの部分への影響は最小限に抑えられます。

DIP の 2 つの重要なポイント:

• 高レベルのモジュールは低レベルのモジュールに依存しないでください。代わりに、両方とも抽象化に依存する必要があります。

• 具象 (特定の実装) ではなく、抽象化に依存する必要があります。

例：

PayPal と Stripe の両方を支払い方法として使用できる支払いシステムを検討してください。 PayPal または Stripe と直接連携している場合、後から新しい支払いゲートウェイを追加するには、アプリケーション全体で広範なコード変更が必要になります。

ただし、DIP に従う場合は、一般的な PaymentInterface を使用することになります。 PayPal と Stripe は両方ともこのインターフェイスを実装します。こうすることで、将来新しい支払いゲートウェイを追加する場合は、既存のインターフェースを実装するだけで済み、プロセスがはるかに簡単になります。

この原則に従うことで、DIP はコードの保守性と柔軟性を強化し、大きな中断を伴うことなく、よりスムーズな適応と拡張を可能にします。

例 1:

さまざまな種類の車両を始動および停止する必要があるアプリケーションを考えてみましょう。抽象化として機能する Vehicle インターフェイスを作成できます。どの車両でもこのインターフェイスを実装して、独自の機能を提供できます。

Java コード:

 // Abstraction: Vehicle interface
interface Vehicle {
    void start();
    void stop();
}

// Car class implements Vehicle interface
class Car implements Vehicle {
    public void start() {
        System.out.println("Car started");
    }

    public void stop() {
        System.out.println("Car stopped");
    }
}

// Bike class implements Vehicle interface
class Bike implements Vehicle {
    public void start() {
        System.out.println("Bike started");
    }

    public void stop() {
        System.out.println("Bike stopped");
    }
}

// Main class
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Vehicle car = new Car(); // Car as Vehicle
        car.start();
        car.stop();

        Vehicle bike = new Bike(); // Bike as Vehicle
        bike.start();
        bike.stop();
    }
}

説明：

ここで、Vehicle は、実行する必要があるアクション (つまり、開始と停止) を指定する抽象概念として機能しますが、それらのアクションがどのように実行されるべきかは定義しません。 Car クラスと Bike クラスは、独自のロジックに従ってこれらのメソッドを実装します。この設計により、既存のコードを変更せずに、トラックなどの新しい車両タイプを簡単に追加できます。

新しい車両の追加: トラック
新しい車両を追加するには、Vehicle インターフェースを実装し、start() メソッドと stop() メソッドの独自の実装を提供する Truck クラスを作成するだけです。

トラック用 Java コード:

class Truck implements Vehicle {
    public void start() {
        System.out.println("Truck started");
    }
    public void stop() {
        System.out.println("Truck stopped");
    }
}

何も変更せずにメインクラスでトラックを使用する:
ここで、Truck を Main クラスに含めるために、Truck のインスタンスを作成し、それを Vehicle として使用できます。 Main クラスやコードの他の部分を変更する必要はありません。

メインクラスの Java コード:

<p>public class Main {<br>
    public static void main(String[] args) {<br>
        Vehicle car = new Car(); // Car as Vehicle<br>
        car.start();<br>
        car.stop();</p>
<div class="highlight js-code-highlight">
<pre class="highlight plaintext">    Vehicle bike = new Bike(); // Bike as Vehicle
    bike.start();
    bike.stop();

    // Adding Truck
    Vehicle truck = new Truck(); // Truck as Vehicle
    truck.start();
    truck.stop();
}

}

出力:
コードをコピー
車が始動しました
車が止まった
バイク始動
自転車が止まってしまいました
トラックが出発しました
トラックが停止しました