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同じ値を持つインスタンスを二重に作れないようにするには?

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現在「わかりやすいJava オブジェクト指向 徹底解説」というテキストを読んでいます。
53ページに次のような文章がありました。

コンストラクタをprivateにするのは、インスタンスの生成をコントロールするための特殊なケースです。インスタンスを1つだけしか作れないようにするとか、同じ値を持つインスタンスを二重に作れないようにする、などの場合があります。

前者のインスタンスを1つだけしか作れないようにするというのはSingletonのことだろうというのはわかりました。

ここでいくつか質問があります。
後者の「同じ値を持つインスタンスを二重に作れないようにする」という部分にはSingletonのような名前はありますか?
また、これを効率よく実現するにはどのようにcodingすれば良いですか?

一応、実現の仕方については次のように考えてみましたが、これではインスタンスを多く作ろうとする時に大変効率が悪いように感じます。
そもそも間違っている、こうすれば効率がよい、などなど何かアドバイスがあればご教授願いたいです。よろしくお願い致します。


import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Objects;

public class Student {
    private int number;
    private String name;
    private static List<Student> list = new LinkedList<>();

    private Student(int number, String name) {
        this.number = number;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (!(o instanceof Student)) return false;
        Student student = (Student) o;
        return number == student.number && Objects.equals(name, student.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(number, name);
    }

    public static Student getInstance(int number, String name) {
        Student tmp = new Student(number, name);
        if (list.stream()
                .filter(s -> s.equals(tmp))
                .count() > 0) {
            System.out.println("すでに作成されたインスタンスです");
            return null;
        }
        else {
            System.out.println("インスタンスの作成に成功!");
            list.add(tmp);
            return tmp;
        }
    }
}
public class Exec {
    public static void main(String[] args) {
        Student s1 = Student.getInstance(100, "佐藤一郎");
        Student s2 = Student.getInstance(101, "山田花子");
        Student s3 = Student.getInstance(102, "山田花子");
        Student s4 = Student.getInstance(100, "佐藤一郎");
    }
}

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インスタンスの作成に成功!
インスタンスの作成に成功!
インスタンスの作成に成功!
すでに作成されたインスタンスです

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回答 4

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名前は知りませんが、少なくとも作成済みのインスタンスの保存はSetにするべきでしょう。Listの場合は毎回端から順番に探すことになり、効率が悪いです。

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  • 2021/03/08 22:55

    >@質問者さん
    Singletonは「デザインパターン」の中で述べられるパターンの名前のひとつで、同じ値を持つインスタンスを複数持たせないというパターンは「デザインパターン」の中には特に無いので、そのレベルでは「無い」と言えるのではないでしょうか。「データ構造」としてみると、値に重複が無いものはswordoneさんの回答の「Set」がそのものズバリで言えていると思います。「Set」とは、Java以外の他のプログラミング言語でも使われますし。

    Set (abstract data type)
    https://en.wikipedia.org/wiki/Set_(abstract_data_type)

    キャンセル

+1

一応、実現の仕方については次のように考えてみましたが、これではインスタンスを多く作ろうとする時に大変効率が悪いように感じます。
そもそも間違っている、こうすれば効率がよい、などなど何かアドバイスがあればご教授願いたいです。

間違っているというか、そもそもそのようなことをさせたくないので、コンストラクタを呼べなくしているのに、インスタンスを生成できるようにしたら意味がありません。

ガードをかけるという実装もあるとは思いますが。
以下のようなものが意味合いとしては正しいかと思います。

public class Coin {
    private String face;
    public final static Coin HEAD = new Coin("HEAD");
    public final static Coin TAIL = new Coin("TAIL");

    private Coin(String s) {
        face = s;
    }

    public String toString() {
        return face;
    }
}

あとは、DBまわりのコネクションプールとかもそうですね。
コネクション数には限りがあるので、それを自前で生成させずにコネクションを管理するクラスを
経由することでコネクションの生成に制限をつけます。

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  • 2021/03/19 09:45 編集

    LocalDateTImeが

    > コンストラクタをprivateにするのは、インスタンスの生成をコントロールするための特殊なケースです。インスタンスを1つだけしか作れないようにするとか、同じ値を持つインスタンスを二重に作れないようにする、などの場合があります。

    を実現している例とは思えないですけど、どうでしょうか?
    インスタンスを生成するメソッドを公開すれば、コンストラクタをprivateにしても、インスタンスは複数作れるのは当然ですし、探せば他にもでてくると思います。
    コンストラクタをprivateにする意味もほぼないです。インスタンス生成に名前をつけることを目的としているのだと思います。

    上記の例と違う理由で、コンストラクタをprivateにすることもあるという主張でしたら、否定はしません。

    キャンセル

  • 2021/03/19 11:02

    「インスタンスの生成をコントロール」には当てはまるのではないでしょうか。この説明は「インスタンスの生成をコントロールする」例は言ってますが、「コンストラクタをprivateにするケースは必ずこれだ」とは言っていません。

    キャンセル

  • 2021/03/19 14:43

    おっしゃるとおりですね。< コンストラクタをprivateにするケースは必ずこれだ」とは言っていません。

    キャンセル

checkベストアンサー

0

このようなパターンでは、前提として、返されるインスタンスの値は、変更不可である必要があります。
目的は、他の方も指摘されておりますが、リソースの節約でしょうか。

呼ぶ側のニーズを考えると、既存のインスタンスがあれば、それを返すようにしないと、早いもの勝ちとなるので、システムが組めないかと。

速度の改善ですが、Listではなく、Mapを多重にすれば、それなりには改善するかと。

なお、クラス全体ではないですが、java.lang.StringのvalueOf()が、同じような考え方で実装されているかと思います。

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質問後半とは目的が違いますが、機構・構造はFlyweight パターンと同じかと思います。

https://ja.wikipedia.org/wiki/Flyweight パターン

等価なインスタンスを別々の箇所で使用する際に、一つのインスタンスを再利用することによってプログラムを省リソース化することを目的とする。

その時点で対象のインスタンスが生成されていない場合

1.  対象のインスタンスを新たに生成する。
2.  生成したインスタンスをプールする(言い換えると、メンバのコンテナオブジェクトに格納する)。
3.  生成されたインスタンスを返す。

対象のインスタンスが既に生成されていた場合

1.  対象のインスタンスをプールから呼び出す。
2.  対象のインスタンスを返す。


その本を参照できないので判断できませんが、元の文がFlyweight パターンについて説明していて、それに対して目的を誤読している可能性もありそうです。

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