【保存版】GoFデザインパターン一覧｜全23種類の目的とPython実装例

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ソフトウェア開発において、オブジェクト指向ソフトウェアで繰り返し現れる設計上の問題と、その解決策を整理・体系化したものがデザインパターンです。中でも最も有名で基本となるのが、4人の著者（Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson、John Vlissides）がまとめた「GoFデザインパターン」です。

本記事では、GoFデザインパターンの全23種類を一覧にまとめ、それぞれの目的や特徴、さらに代表的なパターンのPythonPython [パイソン]汎用プログラミング言語実装例を解説します。

GoFデザインパターンとは？

GoF（Gang of Four）デザインパターンは、1994年に出版された書籍『Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software』で紹介された23種類の設計パターンのことです。

これらのパターンは、オブジェクト指向プログラミングにおける再利用性や拡張性などを考慮した設計の「定石」として、現代のソフトウェア開発にも大きな影響を与えています。また、さまざまなフレームワークやライブラリの設計を理解するうえでも役立ちます。

GoFデザインパターンは、その目的に応じて以下の3つのカテゴリに分類されます。

1. 生成（Creational）パターン（5種類）：オブジェクトの生成に関するパターン
2. 構造（Structural）パターン（7種類）：クラスやオブジェクトの組み合わせに関するパターン
3. 振る舞い（Behavioral）パターン（11種類）：オブジェクト間の責任や通信に関するパターン

それでは、各カテゴリごとにパターンの一覧を見ていきましょう。

1. 生成（Creational）パターンの一覧

オブジェクトの生成プロセスを抽象化し、システムの柔軟性を高めるためのパターンです。

【実装例】Singleton パターン（Python）

1
class Singleton:
2
    _instance = None
3

4
    def __new__(cls):
5
        if cls._instance is None:
6
            # まだインスタンスが存在しない場合のみ生成
7
            cls._instance = super().__new__(cls)
8
        return cls._instance
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# 確認
11
obj1 = Singleton()
12
obj2 = Singleton()
13

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print(obj1 is obj2)  # True（同じインスタンスを参照している）

※ 補足: 上記のSingleton実装はパターンの概念を説明するための簡易的なものであり、マルチスレッド環境ではスレッドセーフではありません。実際のマルチスレッド環境で利用する場合は、ロック（排他制御）などの仕組みを併用する必要があります。

2. 構造（Structural）パターンの一覧

クラスやオブジェクトを組み合わせて、より大きな構造を作るためのパターンです。

【実装例】Adapter パターン（Python）

1
# 既存のクラス（インターフェースが合わない）
2
class OldSystem:
3
    def old_method(self):
4
        return "古いシステムでの処理"
5

6
# アダプタークラス
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class Adapter:
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    def __init__(self, old_system):
9
        self.old_system = old_system
10

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    def new_method(self):
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        # 古いメソッドを新しいインターフェースに合わせて呼び出す
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        return self.old_system.old_method()
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# 利用側
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old_sys = OldSystem()
17
adapter = Adapter(old_sys)
18
print(adapter.new_method())  # "古いシステムでの処理"

※ 補足: GoFの原著において、Adapterパターンには多重継承を用いる「クラスアダプタ」と、上記のように委譲（インスタンスの保持）を用いる「オブジェクトアダプタ」の2種類が言及されています。このコード例はオブジェクトアダプタの実装例となります。

3. 振る舞い（Behavioral）パターンの一覧

オブジェクト間の責任の割り当てや、アルゴリズムの制御に関するパターンです。

【実装例】Strategy パターン（Python）

1
from abc import ABC, abstractmethod
2

3
# 戦略のインターフェース
4
class DiscountStrategy(ABC):
5
    @abstractmethod
6
    def calculate(self, price: int) -> int:
7
        pass
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# 具象戦略1：割引なし
10
class NoDiscount(DiscountStrategy):
11
    def calculate(self, price: int) -> int:
12
        return price
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# 具象戦略2：20%オフ
15
class TwentyPercentOff(DiscountStrategy):
16
    def calculate(self, price: int) -> int:
17
        return int(price * 0.8)
18

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# コンテキスト（利用側）
20
class ShoppingCart:
21
    def __init__(self, strategy: DiscountStrategy):
22
        self.strategy = strategy
23

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    def checkout(self, price: int):
25
        final_price = self.strategy.calculate(price)
26
        print(f"最終価格は {final_price} 円です。")
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# 実行時に戦略を切り替える
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cart1 = ShoppingCart(NoDiscount())
30
cart1.checkout(1000)  # 最終価格は 1000 円です。
31

32
cart2 = ShoppingCart(TwentyPercentOff())
33
cart2.checkout(1000)  # 最終価格は 800 円です。

💡 コラム：現代のプログラミング事情とデザインパターン

GoFデザインパターンが提唱された1994年当時から時代は進み、現代のソフトウェア開発においてはいくつかのパターンに対する考え方が変化しています。

1. Singletonは「アンチパターン」になりつつある？

前述のSingletonパターンですが、近年では 「グローバルな状態を持つためテスト容易性が低下し、コードの柔軟性を奪う」 として、アンチパターンとみなされることが増えています。 現代のWeb開発やアプリケーション開発では、自前でSingletonクラスを実装するのではなく、DI（依存性の注入）コンテナのスコープ管理（SpringやDaggerなど）を利用して、インスタンスを1つに制限するアプローチが主流となっています。

2. モダン言語（Pythonなど）によるパターンの不要化・簡略化

Pythonなどの動的型付け言語や、関数を第一級オブジェクトとして扱える（クロージャや高階関数をサポートする）モダンな言語においては、GoFのいくつかのパターンが言語機能自体に吸収されています。

• Commandパターン：わざわざクラスを定義しなくても、「高階関数」や「クロージャ（Pythonの関数オブジェクト）」を渡すだけでシンプルに代替できます。
• Iteratorパターン：Pythonのジェネレータ（yield）や、言語標準のイテレータ構文（for ... in ...）などに完全に吸収されています。

Python等でデザインパターンを学ぶ際は、**「このパターンは言語の標準機能でよりシンプルに書けないか？」**という視点を持つと、より実用的な設計スキルが身につきます。

まとめ

本記事では、GoFデザインパターンの全23種類を一覧で紹介しました。

デザインパターンは「必ず使わなければならないもの」ではありませんが、設計の引き出しとして知っておくことで、開発者間でのコミュニケーション（共通言語）や保守性の高いコード設計に大きく役立ちます。

まずは「Singleton」「Factory Method」「Observer」など、代表的なパターンから学び、実際のプロジェクトに適用できそうな場面を探してみることをおすすめします。

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この記事を書いた人

Z (ITナレッジライフ)

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