デコレーターパターン

CoddyのC#ジャーニー「オブジェクト指向プログラミング」セクションの一部 — レッスン 58/70。

デコレーターパターンは、オブジェクトをデコレーターと呼ばれる特殊なオブジェクトでラップすることで、オブジェクトに新しい振る舞いを追加できるようにする構造パターンの1つです。コンパイル時に振る舞いを追加する継承とは異なり、デコレーターは元のクラスを変更することなく、実行時に動的に機能を追加します。

このパターンは、デコレータがラップするオブジェクトと同じインターフェースを実装することによって機能します。各デコレータはラップされたオブジェクトへの参照を保持し、そのオブジェクトに呼び出しを委譲し、その前後で独自の動作を追加します。

public interface ICoffee
{
    string GetDescription();
    decimal GetCost();
}

public class SimpleCoffee : ICoffee
{
    public string GetDescription() => "Coffee";
    public decimal GetCost() => 2.00m;
}

public abstract class CoffeeDecorator : ICoffee
{
    protected ICoffee _coffee;
    
    public CoffeeDecorator(ICoffee coffee) => _coffee = coffee;
    
    public virtual string GetDescription() => _coffee.GetDescription();
    public virtual decimal GetCost() => _coffee.GetCost();
}

public class MilkDecorator : CoffeeDecorator
{
    public MilkDecorator(ICoffee coffee) : base(coffee) { }
    
    public override string GetDescription() => _coffee.GetDescription() + ", Milk";
    public override decimal GetCost() => _coffee.GetCost() + 0.50m;
}

デコレータの強力な点は、それらを積み重ねることができる点にあります。デコレータを適用したオブジェクトを、さらに別のデコレータでラップすることができます：

ICoffee coffee = new SimpleCoffee();
coffee = new MilkDecorator(coffee);
coffee = new MilkDecorator(coffee);  // ミルクを2回追加！

Console.WriteLine(coffee.GetDescription());  // Coffee, Milk, Milk
Console.WriteLine(coffee.GetCost());         // 3.00

デコレーターパターンは、サブクラスを急増させることなく、オブジェクトに責務を追加する必要がある場合に最適です。各デコレーターは単一の関心事に焦点を当てており、必要に応じてそれらを組み合わせることで、望み通りの正確な振る舞いを構築できます。

チャレンジ

簡単

Decorator パターンを使用して、ピザ注文システムを構築しましょう。ベースとなるピザを作成し、そこにトッピングを動的に追加していきます。各トッピングは前のレイヤーをラップし、説明と価格の両方を追加します。

コードは 3 つのファイルに分けて構成します：

Pizza.cs: PizzaShop 名前空間内に、文字列を返す GetDescription() と decimal を返す GetPrice() の 2 つのメソッドを持つ IPizza インターフェースを定義します。次に、このインターフェースを実装する PlainPizza クラスを作成します。このクラスは、説明として "Pizza" を、基本価格として 8.00m を返すようにします。
ToppingDecorators.cs: IPizza を実装し、ラップされたピザへの参照（コンストラクタ経由で渡される）を保持する抽象クラス ToppingDecorator を作成します。その仮想メソッドは、ラップされたピザに処理を委譲する必要があります。次に、3 つの具体的なデコレータを作成します：
- CheeseTopping - 説明に ", Cheese" を追加し、価格に 1.50m を加算します
- PepperoniTopping - 説明に ", Pepperoni" を追加し、価格に 2.00m を加算します
- MushroomTopping - 説明に ", Mushrooms" を追加し、価格に 1.25m を加算します
Program.cs: プレーンピザから始めて、入力に基づいてトッピングでラップすることで、すべてをまとめます。各トッピングデコレータは前のピザをラップし、最終的な注文をレイヤーごとに構築します。

1 つの入力を受け取ります：

追加するトッピングのカンマ区切りリスト（例：cheese,pepperoni,cheese）

PlainPizza から開始し、出現順に各トッピングに対応するデコレータでラップします。有効なトッピングは cheese、pepperoni、mushrooms です。すべてのトッピングを適用した後、1 行目に説明を、次の行に合計金額を出力してください。

例えば、入力が cheese,pepperoni,mushrooms の場合、出力は以下のようになります：

Pizza, Cheese, Pepperoni, Mushrooms
12.75

同じトッピングを複数回追加できることに注目してください！入力が cheese,cheese の場合、以下のようになります：

Pizza, Cheese, Cheese
11.00

これは Decorator パターンの柔軟性を示しています。各デコレータは、それがプレーンピザであれ、すでにデコレーションされたピザであれ、受け取ったピザをラップするため、振る舞いを動的に積み重ねることができます！

自分で試してみよう

using System;
using PizzaShop;

class Program
{
    public static void Main(string[] args)
    {
        // カンマ区切りのトッピングのリストを読み込む
        string input = Console.ReadLine();
        string[] toppings = input.Split(',');
        
        // TODO: PlainPizza から開始する
        
        // TODO: 各トッピングをループで処理し、ピザをラップする
        // トッピング名に基づいて適切なデコレータで：
        // - "cheese" -> CheeseTopping
        // - "pepperoni" -> PepperoniTopping
        // - "mushrooms" -> MushroomTopping
        
        // TODO: 最終的な説明と価格を出力する
    }
}