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- / The Timeless Quality of GoF Design Patterns

Yusuke Uchida - 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-
https://confengine.com/conferences/regional-scrum-gathering-tokyo-2024/proposal/19191/30-gof

Transcript

1. 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
2. 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
3. GoFのデザインパターンについて 3
4. 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
5. 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
6. 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
7. 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
8. 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
9. 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
10. 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
11. 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
12. 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
13. Target Audience & Learning Outcome 13
14. 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
15. 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
16. 今⽇の発表内容 16 GoFのデザインパターン
17. 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
18. 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
19. アジャイル開発で なぜ設計原則が重要なのか 19
20. 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
21. 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
22. 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
23. 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 🙏
24. 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 🙏
25. 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 💥 🙏
26. 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 💥 🙏
27. 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 💥 🙏
28. 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
29. 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
30. 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
31. 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
32. 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
33. 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
34. 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
35. CSD研修での 学び直しにつながった問い 35
36. 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
37. 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
38. 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
39. 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
40. 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
41. 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
42. 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
43. 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
44. 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 意図に着⽬すると、設計原則を理解する教材として デザインパターンが機能することを実感 44
45. 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
46. 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
47. 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/
48. 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
49. 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
50. 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
51. 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
52. 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
53. GoFのデザインパターンの 効果的な学び⽅ 53
54. 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%
55. 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
56. 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
57. 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
58. 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
59. 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
60. 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
61. 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
62. 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
63. 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
64. 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
65. 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
66. GoFのデザインパターンを 現代で学ぶ価値 66
67. 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
68. 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
69. 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
70. 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
71. 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
72. 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
73. 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
74. 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
75. 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
76. 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
77. 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
78. 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
79. 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