第17章: レンタルビデオシステム¶

はじめに¶

本章では、Martin Fowler の「リファクタリング」で有名なレンタルビデオシステムを題材に、関数型プログラミングによる料金計算ロジックの設計を学びます。

この問題を通じて以下の概念を学びます：

パターンマッチによる料金計算
明細書フォーマッターの実装
データと処理の分離
DSL による流暢な API

1. ドメインモデル¶

映画カテゴリ¶

レンタルビデオシステムでは、以下の3種類の映画カテゴリをサポートします：

通常（Regular）: 2日まで2.0、以降1日ごとに1.5追加
新作（New Release）: 1日ごとに3.0
子供向け（Children's）: 3日まで1.5、以降1日ごとに1.5追加

enum MovieCategory:
  case Regular     // 通常
  case NewRelease  // 新作
  case Childrens   // 子供向け

映画¶

case class Movie(title: String, category: MovieCategory)

object Movie:
  def regular(title: String): Movie = Movie(title, MovieCategory.Regular)
  def newRelease(title: String): Movie = Movie(title, MovieCategory.NewRelease)
  def childrens(title: String): Movie = Movie(title, MovieCategory.Childrens)

レンタルと顧客¶

case class Rental(movie: Movie, days: Days)

case class Customer(name: String, rentals: List[Rental] = Nil):
  def addRental(rental: Rental): Customer = copy(rentals = rentals :+ rental)

2. 料金計算¶

料金計算器¶

trait PriceCalculator:
  def calculateAmount(days: Days): Money
  def calculatePoints(days: Days): Points

object RegularPricing extends PriceCalculator:
  def calculateAmount(days: Days): Money =
    if days > 2 then BigDecimal(2.0) + BigDecimal((days - 2) * 1.5)
    else BigDecimal(2.0)
  def calculatePoints(days: Days): Points = 1

object NewReleasePricing extends PriceCalculator:
  def calculateAmount(days: Days): Money = BigDecimal(days * 3.0)
  def calculatePoints(days: Days): Points = if days > 1 then 2 else 1

object ChildrensPricing extends PriceCalculator:
  def calculateAmount(days: Days): Money =
    if days > 3 then BigDecimal(1.5) + BigDecimal((days - 3) * 1.5)
    else BigDecimal(1.5)
  def calculatePoints(days: Days): Points = 1

計算例¶

カテゴリ	日数	料金計算	結果
通常	2日	2.0	2.0
通常	5日	2.0 + 3 * 1.5	6.5
新作	3日	3 * 3.0	9.0
子供向け	3日	1.5	1.5
子供向け	6日	1.5 + 3 * 1.5	6.0

3. 明細データ¶

case class RentalLine(
  title: String,
  days: Days,
  amount: Money,
  points: Points
)

case class StatementData(
  customerName: String,
  rentalLines: List[RentalLine],
  totalAmount: Money,
  totalPoints: Points
)

def generateStatementData(customer: Customer): StatementData =
  val lines = customer.rentals.map { rental =>
    RentalLine(
      title = rental.movie.title,
      days = rental.days,
      amount = calculateRentalAmount(rental),
      points = calculateRentalPoints(rental)
    )
  }
  StatementData(
    customerName = customer.name,
    rentalLines = lines,
    totalAmount = totalAmount(customer.rentals),
    totalPoints = totalPoints(customer.rentals)
  )

4. 明細書フォーマッター¶

フォーマット形式¶

enum StatementFormat:
  case Text
  case Html
  case Json

テキスト形式¶

object TextFormatter extends StatementFormatter:
  def format(data: StatementData): String =
    val header = s"Rental Record for ${data.customerName}\n"
    val lines = data.rentalLines.map { line =>
      s"\t${line.title}\t${line.amount}\n"
    }.mkString
    val footer = s"Amount owed is ${data.totalAmount}\n" +
      s"You earned ${data.totalPoints} frequent renter points"
    header + lines + footer

HTML形式¶

object HtmlFormatter extends StatementFormatter:
  def format(data: StatementData): String =
    val header = s"<h1>Rental Record for <em>${data.customerName}</em></h1>\n<ul>\n"
    val lines = data.rentalLines.map { line =>
      s"  <li>${line.title} - ${line.amount}</li>\n"
    }.mkString
    val footer = s"</ul>\n" +
      s"<p>Amount owed is <strong>${data.totalAmount}</strong></p>\n" +
      s"<p>You earned <strong>${data.totalPoints}</strong> frequent renter points</p>"
    header + lines + footer

出力例¶

テキスト形式:

Rental Record for John
  Inception  3.5
  Frozen     3.0
  New Movie  6.0
Amount owed is 12.5
You earned 4 frequent renter points

HTML形式:

<h1>Rental Record for <em>John</em></h1>
<ul>
  <li>Inception - 3.5</li>
  <li>Frozen - 3.0</li>
  <li>New Movie - 6.0</li>
</ul>
<p>Amount owed is <strong>12.5</strong></p>
<p>You earned <strong>4</strong> frequent renter points</p>

5. ポリシーベースの設計¶

より柔軟な設計として、料金ポリシーを関数として表現できます。

case class PricingPolicy(
  name: String,
  calculateAmount: Days => Money,
  calculatePoints: Days => Points
)

object PricingPolicies:
  val regular: PricingPolicy = PricingPolicy(
    "Regular",
    days => if days > 2 then BigDecimal(2.0 + (days - 2) * 1.5) else BigDecimal(2.0),
    _ => 1
  )

  val premium: PricingPolicy = PricingPolicy(
    "Premium",
    days => BigDecimal(days * 5.0),
    days => days  // 日数分のポイント
  )

6. レンタルショップ¶

class RentalShop:
  private var movies: Map[String, Movie] = Map.empty
  private var customers: Map[String, Customer] = Map.empty

  def addMovie(movie: Movie): Unit = ...
  def registerCustomer(name: String): Customer = ...
  def rentMovie(customerName: String, movieTitle: String, days: Days): Option[Rental] = ...
  def generateCustomerStatement(customerName: String, format: StatementFormat): Option[String] = ...

7. 割引計算¶

sealed trait Discount:
  def apply(amount: Money): Money

case class PercentageDiscount(percent: Double) extends Discount:
  def apply(amount: Money): Money = amount * BigDecimal(1 - percent)

case class FixedDiscount(value: Money) extends Discount:
  def apply(amount: Money): Money = (amount - value) max BigDecimal(0)

def applyDiscounts(amount: Money, discounts: Seq[Discount]): Money =
  discounts.foldLeft(amount)((acc, d) => d.apply(acc))

8. 売上レポート¶

case class SalesReport(
  period: String,
  totalRentals: Int,
  totalRevenue: Money,
  rentalsByCategory: Map[MovieCategory, Int],
  revenueByCategory: Map[MovieCategory, Money]
)

def generateSalesReport(rentals: Seq[Rental], period: String): SalesReport =
  val rentalsByCategory = rentals.groupBy(_.movie.category).view.mapValues(_.size).toMap
  val revenueByCategory = rentals.groupBy(_.movie.category).view.mapValues(rs => totalAmount(rs)).toMap
  SalesReport(period, rentals.size, totalAmount(rentals), rentalsByCategory, revenueByCategory)

9. DSL¶

object RentalDSL:
  def customer(name: String): CustomerBuilder = CustomerBuilder(name)

  case class CustomerBuilder(name: String, rentals: List[Rental] = Nil):
    def rents(movie: Movie, days: Days): CustomerBuilder =
      copy(rentals = rentals :+ Rental(movie, days))
    def build: Customer = Customer(name, rentals)
    def statement: String = generateStatement(build)
    def statementAs(format: StatementFormat): String = generateStatement(build, format)

  def regular(title: String): Movie = Movie.regular(title)
  def newRelease(title: String): Movie = Movie.newRelease(title)
  def childrens(title: String): Movie = Movie.childrens(title)

// 使用例
import RentalDSL.*
val statement = customer("John")
  .rents(regular("Inception"), 3)
  .rents(newRelease("New Movie"), 2)
  .statement

10. Clojure との比較¶

概念	Clojure	Scala
映画カテゴリ	キーワード (`:regular`)	enum
料金計算	マルチメソッド	パターンマッチ / object
明細データ	マップ	case class
フォーマッター	マルチメソッド	trait + object

11. リファクタリングのポイント¶

OOP vs FP¶

OOP アプローチ: - Movie クラスに getCharge() メソッド - サブクラスでオーバーライド

FP アプローチ: - 映画はデータのみ（case class） - 料金計算は別の関数/object - カテゴリに応じたディスパッチ

利点¶

データと処理の分離: テストが容易
拡張容易性: 新しいカテゴリ追加が容易
オープン・クローズド原則: 既存コード変更不要

まとめ¶

本章では、レンタルビデオシステムを通じて以下を学びました：

パターンマッチ: カテゴリによる料金計算のディスパッチ
データと処理の分離: 映画データと計算ロジックの分離
フォーマッターパターン: 複数の出力形式への対応
拡張性: 新しいカテゴリやフォーマットの追加が容易
DSL: 流暢な API による読みやすいコード

参考コード¶

本章のコード例は以下のファイルで確認できます：

ソースコード: apps/scala/part6/src/main/scala/VideoRentalSystem.scala
テストコード: apps/scala/part6/src/test/scala/VideoRentalSystemSpec.scala