誕生日に学ぶオブジェクト指向

ある書籍に載っていたサンプルコード

はじめに、下記の書籍に載っている例題を紹介しよう。

この書籍の例題16（123〜124頁）では、継承の例として、Java言語の日付を表すGregorianCalendarクラスから、独自のDayクラスを作る例が紹介されている。

GregorianCalendarクラスには、日付どうしを比較するequalsメソッドが用意されている。だが、これは時分秒まで比較してしまうため、誕生日の判定には向いていない。そこで、GregorianCalendarクラスを拡張して、新たに月と日だけを比較するcompareメソッドを作る、というのが、この例題の主旨である。

さて、この例題のクラスは、はたして、誕生日を表すデータ型として使うのに適したものであろうか。

import java.util.*;

public class Rei16 {
    public static void main(String[] args) {
        int month=3,day=13;    // 誕生日3月13日
        Day t1=new Day();
        Day t2=new Day(t1.get(Calendar.YEAR),month-1,day);
        switch (t1.compare(t2)) {
            case 0: System.out.println("誕生日おめでとう");
                    break;
            case -1:System.out.println("誕生日はまだです");
                    break;
            case 1: System.out.println("誕生日は過ぎました");
                    break;
        }
    }
} 
 
class Day extends GregorianCalendar {
    public Day(){
        super();
    }
    public Day(int y,int m,int d) { 
        super(y,m,d);
    }
    public int compare(Day t2) {
        if (get(Calendar.MONTH)==t2.get(Calendar.MONTH)
                && get(Calendar.DATE)==t2.get(Calendar.DATE))
            return 0;
        else if (before(t2))
            return -1;
        else
            return 1;
    }
}
        

サンプルコードの問題点

前述のサンプルコードには、いくつかの問題点がある。

最大の問題点は、Dayクラスの「年」の扱い方が不明瞭な点だ。その結果、閏年の2月29日の扱いや、前後関係の判定が曖昧になっている。

このサンプルコードのmainメソッドを見ると、誕生日のデータでも、年だけは今日の日付と同じにしている。だが、このやり方では、誕生日が2月29日の人は、平年にこのプログラムを動かすと、誕生日が3月1日に変化してしまう。

しかし、逆に生まれた年をそのまま指定すると、今度は、誕生日が2月29日の人は、閏年にしか一致しなくなる。毎日パソコンを使う人が、このサンプルコードのようなソフトウェアを作り、誕生日には「誕生日おめでとう」と表示するようにしても、4年に一度しか表示されなくなってしまう。

また、このサンプルコードでは、生まれた年をそのまま指定すると、「誕生日は過ぎました」と表示されることはあり得ない。ということは、Dayクラスは、実は必ず、年だけは今日の日付と同じにしなくてはならない、という、暗黙の了解があることになる。

だが、Dayクラスのコンストラクタを見ると、年を指定するようになっているし、compareメソッドを見ると、年が違っていても月と日が同じなら「一致する」と判定されるようになっている。つまり、必ずしも年を一致させなくても良いようにも見える。

これらの問題点を見ると、このDayクラスは、誕生日を表すデータ型としては適切ではないように思える。

このDayクラスは、そもそも、誕生日を表すデータとして作られた訳ではない。月と日だけが同じなら一致する、と判定する処理を追加しただけで、事実上は、GregorianCalendarクラスと同じ、日付を表すクラスである。実際、mainメソッドを見ると、今日の日付を表すのにも、Dayクラスを使っている。独自のDayクラスを作ったのは、単に、Java言語の標準クラスであるGregorianCalendarクラスにはメソッドを追加できないので、やむを得ず継承した、というだけだ。

だが、日付を表す独自のクラスとしては、compareメソッドの意図が不明瞭だ。日付を比べるに際して、時分秒まで比較したくないのであれば、年月日だけを比較するメソッドを追加するのが筋である。だが、このサンプルコードでは、年を無視して、月と日だけを比較している。これは即ち、Dayクラスは日付ではなく、誕生日を表すデータ、と位置付けていることになる。とはいえ、それならば、月と日が一致しない場合の前後関係の判定でも、年を無視するべきだ。

結局、Dayクラスについても、compareメソッドについても、設計者の意図が不明確である。これでは、使う方としても、どのように使えば良いのか困ってしまう。

このようなクラスを使っても、動くプログラムは作ることができるだろう。実際、この例題のサンプルコードを実行してみれば、正しい答えが出る。しかし、これはあくまで、動くだけのプログラムでしかない。

オブジェクト指向的にうまく設計するのであれば、この場合は、明確に「誕生日」を表すクラスを作り、「誕生日」が一致するかどうかを判定するメソッドを作るべきである。

誕生日が一致するとは？

ところで、一口に「誕生日が一致する」と言っても、その定義は一通りではない。一般的には、下記の3つの定義が考えられるだろう。

• 「年」「月」「日」のすべてが一致する。
• 「月」「日」が一致する。
• 「月」「日」が一致する。但し、平年であれば、2月29日生まれの人は、3月1日と一致する。

どの定義が正しいかは、アプリケーションの仕様によって決まる。

誕生日というデータは、いろいろなアプリケーションで使われる、基本的なデータである。基本的なデータを表すクラスは、特定のアプリケーションの仕様に限定されるべきではない。つまり、誕生日を表すクラスは、上記のいずれの定義にも対応できるように設計するべきである。

サンプルコードを直してみよう

前述のDayクラスを、誕生日を表すものとして、これらの3つの定義に対応するように直してみると、次のようになる。なお、メソッドの中身の実装は省略する。

public class Day extends GregorianCalendar {
    // 「年」「月」「日」のすべてが一致する。
    public int compare1 ( Day t2 );

    // 「月」「日」が一致する。
    public int compare2 ( Day t2 );

    // 「月」「日」が一致する。但し、平年であれば、
    // 2月29日生まれの人は、3月1日と一致する。
    public int compare3 ( Day t2 );
}
        

しかし、このDayクラスは、1つのクラスに比較メソッドが3つもあり、オブジェクト指向的にうまく設計されたものとは言えない。

下記の図は、比較メソッドの役割を、クラス間の関係としてクラス図に示したものだ。上記の3つの比較メソッドは、いずれも、Dayクラスどうしの関係を示しており、この図では区別できない。このことからも、うまく設計できていないことが分かる。

もっとうまく表現したクラスを作る

クラスやメソッドの役割を明確にするには、生年月日（date of birth）と、誕生日（birthday）を、きちんと分けて考える必要がある。「年」「月」「日」の3つのデータを扱う場合は「生年月日」、「月」「日」だけを扱う場合は「誕生日」であり、この2つは異なるクラスとして表現する。

誕生日が一致するかどうかの定義として、3つの判定方法があった。生年月日と誕生日を分けて考えると、この3つの定義は、次のように言い換えられる。

• 「年」「月」「日」のすべてが一致する。
  • 生年月日どうし、または、生年月日と日付の比較。
• 「月」「日」が一致する。
  • 誕生日どうしの比較。
• 「月」「日」が一致する。但し、平年であれば、2月29日生まれの人は、3月1日と一致する。
  • 誕生日と、日付の比較。

前述のサンプルコードの場合は、3つの定義はすべて、クラス間の関係という意味では、互いに区別できなかった。単に、処理方法が違うというだけであった。

生年月日と誕生日を分けて考えると、3つの定義はそれぞれ、異なるクラス間の関係を表す。つまり、3通りの比較方法の区別を、クラス図という概念的なモデルのレベルで、明確に示すことができる。

生年月日と誕生日を分けて、オブジェクト指向的にうまく表現したクラスは、次のようなものとなる。なお、メソッドの中身の実装は省略する。

public class DateOfBirth extends GregorianCalendar {
    public Birthday getBirthday ( );

    // 「年」「月」「日」のすべてが一致する。
    public boolean equals ( GregorianCalendar date );
}

public class Birthday {
    private int month;
    private int day;

    public Birthday ( int month, int day );

    // 「月」「日」が一致する。
    boolean equals ( Birthday birthday );

    // 「月」「日」が一致する。但し、平年であれば、
    // 2月29日生まれの人は、3月1日と一致する。
    public boolean accepted ( GregorianCalendar date );
}