第 8 章: デザインパターンの適用¶

8.1 はじめに¶

前章ではカプセル化とポリモーフィズムを使って、手続き的な条件分岐をクラス階層に置き換えました。この章では、さらに多くの デザインパターン を適用して、コードの表現力と安全性を向上させます。

8.2 値オブジェクト（Value Object）¶

問題: プリミティブ型の使用¶

現在 generate() は string を返しています。しかし、FizzBuzz の結果には「変換前の数値」と「変換後の文字列」の 2 つの情報が含まれます。プリミティブ型では、このドメイン知識が表現できません。

解決: FizzBuzzValue クラス¶

export class FizzBuzzValue {
  private readonly _value: string;
  private readonly _number: number;

  constructor(value: string, number: number) {
    this._value = value;
    this._number = number;
  }

  get value(): string {
    return this._value;
  }

  get number(): number {
    return this._number;
  }

  equals(other: FizzBuzzValue): boolean {
    if (!(other instanceof FizzBuzzValue)) {
      return false;
    }
    return this._value === other._value && this._number === other._number;
  }

  toString(): string {
    return this._value;
  }
}

値オブジェクトの特徴¶

特徴	実現方法
不変性	`private readonly` フィールド
等価性	`equals()` メソッドで値による比較
自己記述性	`toString()` で文字列表現
副作用なし	setter を持たない

テスト¶

describe("FizzBuzzValue", () => {
  test("値と数値を保持する", () => {
    const value = new FizzBuzzValue("Fizz", 3);
    expect(value.value).toBe("Fizz");
    expect(value.number).toBe(3);
  });

  test("toString は値を返す", () => {
    const value = new FizzBuzzValue("Buzz", 5);
    expect(value.toString()).toBe("Buzz");
  });

  test("同じ値と数値の場合 equals は true", () => {
    const v1 = new FizzBuzzValue("Fizz", 3);
    const v2 = new FizzBuzzValue("Fizz", 3);
    expect(v1.equals(v2)).toBe(true);
  });

  test("異なる値の場合 equals は false", () => {
    const v1 = new FizzBuzzValue("Fizz", 3);
    const v2 = new FizzBuzzValue("Buzz", 5);
    expect(v1.equals(v2)).toBe(false);
  });
});

FizzBuzzType の更新¶

generate メソッドの戻り値を string から FizzBuzzValue に変更します。

export class FizzBuzzType01 extends FizzBuzzType {
  generate(number: number): FizzBuzzValue {
    if (number % 15 === 0) return new FizzBuzzValue("FizzBuzz", number);
    if (number % 3 === 0) return new FizzBuzzValue("Fizz", number);
    if (number % 5 === 0) return new FizzBuzzValue("Buzz", number);
    return new FizzBuzzValue(number.toString(), number);
  }
}

8.3 ファーストクラスコレクション（First-Class Collection）¶

問題: 生の配列の使用¶

generateList() が string[] を返すと、コレクションに対する操作が外部に散らばります。

解決: FizzBuzzList クラス¶

import { FizzBuzzValue } from "./fizz-buzz-value";

export class FizzBuzzList {
  private readonly _list: readonly FizzBuzzValue[];

  constructor(list: FizzBuzzValue[] = []) {
    this._list = Object.freeze([...list]);
  }

  add(value: FizzBuzzValue): FizzBuzzList {
    return new FizzBuzzList([...this._list, value]);
  }

  get value(): readonly FizzBuzzValue[] {
    return this._list;
  }

  get size(): number {
    return this._list.length;
  }

  toStringArray(): string[] {
    return this._list.map((v) => v.toString());
  }

  *[Symbol.iterator](): Iterator<FizzBuzzValue> {
    for (const value of this._list) {
      yield value;
    }
  }
}

ファーストクラスコレクションの特徴¶

特徴	実現方法
不変性	`Object.freeze()` で凍結、`add()` は新インスタンスを返す
カプセル化	コレクション操作をクラス内に集約
イテレータ	`Symbol.iterator` で `for...of` 対応
型安全	`FizzBuzzValue` のみ格納可能

テスト¶

describe("FizzBuzzList", () => {
  test("空リストを生成できる", () => {
    const list = new FizzBuzzList();
    expect(list.size).toBe(0);
  });

  test("add で新しいリストを返す（不変）", () => {
    const list = new FizzBuzzList();
    const newList = list.add(new FizzBuzzValue("1", 1));
    expect(list.size).toBe(0);
    expect(newList.size).toBe(1);
  });

  test("toStringArray で文字列配列を返す", () => {
    let list = new FizzBuzzList();
    list = list.add(new FizzBuzzValue("1", 1));
    list = list.add(new FizzBuzzValue("2", 2));
    list = list.add(new FizzBuzzValue("Fizz", 3));
    expect(list.toStringArray()).toEqual(["1", "2", "Fizz"]);
  });

  test("イテレータで反復できる", () => {
    let list = new FizzBuzzList();
    list = list.add(new FizzBuzzValue("Fizz", 3));
    list = list.add(new FizzBuzzValue("Buzz", 5));

    const values: string[] = [];
    for (const v of list) {
      values.push(v.toString());
    }
    expect(values).toEqual(["Fizz", "Buzz"]);
  });
});

8.4 コマンドパターン（Command Pattern）¶

問題: 操作の直接実行¶

FizzBuzz クラスが「値の生成」と「リストの生成」という複数の操作を直接持っていました。

解決: FizzBuzzCommand¶

操作をオブジェクトとして表現します。

export interface FizzBuzzCommand {
  execute(): FizzBuzzValue | FizzBuzzList;
}

FizzBuzzValueCommand¶

export class FizzBuzzValueCommand implements FizzBuzzCommand {
  private readonly _type: FizzBuzzType;
  private readonly _number: number;

  constructor(type: FizzBuzzType, number: number) {
    this._type = type;
    this._number = number;
  }

  execute(): FizzBuzzValue {
    return this._type.generate(this._number);
  }
}

FizzBuzzListCommand¶

export class FizzBuzzListCommand implements FizzBuzzCommand {
  private readonly _type: FizzBuzzType;
  private readonly _count: number;

  constructor(type: FizzBuzzType, count: number) {
    this._type = type;
    this._count = count;
  }

  execute(): FizzBuzzList {
    let list = new FizzBuzzList();
    for (let i = 1; i <= this._count; i++) {
      list = list.add(this._type.generate(i));
    }
    return list;
  }
}

テスト¶

describe("FizzBuzzCommand", () => {
  test("FizzBuzzValueCommand は単一の値を生成する", () => {
    const type = FizzBuzzType.create(FizzBuzzType.TYPE_01);
    const command = new FizzBuzzValueCommand(type, 3);
    const result = command.execute();
    expect(result.toString()).toBe("Fizz");
  });

  test("FizzBuzzListCommand はリストを生成する", () => {
    const type = FizzBuzzType.create(FizzBuzzType.TYPE_01);
    const command = new FizzBuzzListCommand(type, 100);
    const result = command.execute();
    const arr = result.toStringArray();

    expect(result.size).toBe(100);
    expect(arr[2]).toBe("Fizz");
    expect(arr[4]).toBe("Buzz");
    expect(arr[14]).toBe("FizzBuzz");
  });
});

コマンドパターンの利点¶

操作の具象化: 「何をするか」をオブジェクトで表現
パラメータの保持: 実行に必要な情報をコマンド内に保持
実行の分離: 操作の「定義」と「実行」を分離
拡張性: 新しい操作は新しいコマンドクラスを追加するだけ

8.5 リファクタリング後のクラス構造¶

適用したデザインパターン一覧¶

パターン	クラス	役割
Value Object	`FizzBuzzValue`	不変の値を表現
First-Class Collection	`FizzBuzzList`	コレクション操作のカプセル化
Strategy	`FizzBuzzType` + サブクラス	アルゴリズムの交換
Factory Method	`FizzBuzzType.create()`	インスタンス生成の集約
Command	`FizzBuzzCommand` + 実装クラス	操作のオブジェクト化

テスト実行結果¶

 ✓ test/fizzbuzz.test.ts (27 tests) 21ms
   ✓ FizzBuzz > タイプ1の場合 (6 tests)
   ✓ FizzBuzz > タイプ2の場合 (3 tests)
   ✓ FizzBuzz > タイプ3の場合 (3 tests)
   ✓ FizzBuzz > ファクトリメソッド (4 tests)
   ✓ FizzBuzz > FizzBuzzValue (4 tests)
   ✓ FizzBuzz > FizzBuzzList (4 tests)
   ✓ FizzBuzz > FizzBuzzCommand (3 tests)

 Test Files  1 passed (1)
      Tests  27 passed (27)

8.6 各言語のデザインパターン比較¶

パターン	TypeScript	Java	Python
Value Object	`readonly` + `equals()`	`final` + `equals()` / `hashCode()`	`__eq__()` / `__hash__()`
Collection	`Object.freeze()` + `Symbol.iterator`	`Collections.unmodifiableList()`	`tuple` / `frozenset`
Interface	`interface`	`interface`	`Protocol` / `ABC`
Command	`implements FizzBuzzCommand`	`implements FizzBuzzCommand`	ABC + `@abstractmethod`

8.7 まとめ¶

この章で学んだこと:

値オブジェクト: プリミティブ型をドメイン固有のオブジェクトで置き換え、型安全性と表現力を向上
ファーストクラスコレクション: 配列操作をカプセル化し、不変性を保証
コマンドパターン: 操作をオブジェクトとして表現し、実行の柔軟性を確保
ファクトリメソッド: インスタンス生成ロジックを集約

次の章では、SOLID 原則の観点からコードを検証し、モジュール構造に再編成します。