第 7 章: カプセル化とポリモーフィズム¶

7.1 追加仕様と TODO リスト¶

第 1 部で作成した FizzBuzz プログラムに、新しい仕様を追加します。

追加仕様:

タイプ 1（通常）: 3 の倍数→Fizz、5 の倍数→Buzz、両方の倍数→FizzBuzz、それ以外→数値
タイプ 2（数値のみ）: 常に数値を返す
タイプ 3（FizzBuzz のみ）: 3 と 5 両方の倍数→FizzBuzz、それ以外→数値

TODO リスト:

タイプ 1: 通常の FizzBuzz（既存動作）
タイプ 2: 数値のみを返す
タイプ 3: FizzBuzz のみを返す
カプセル化: private / readonly プロパティで内部状態を隠蔽
ポリモーフィズム: インターフェースでタイプを抽象化

7.2 手続き型アプローチ¶

まず、手続き型で 3 つのタイプを実装します。

テスト¶

public function test_タイプ1_数を文字列に変換する(): void
{
    $result = basicGenerate(1, 1);
    $this->assertSame('1', $result);
}

public function test_タイプ1_3の倍数でFizzを返す(): void
{
    $result = basicGenerate(3, 1);
    $this->assertSame('Fizz', $result);
}

public function test_タイプ2_数を文字列に変換する(): void
{
    $result = basicGenerate(3, 2);
    $this->assertSame('3', $result);
}

public function test_タイプ3_FizzBuzzのみ返す(): void
{
    $result = basicGenerate(15, 3);
    $this->assertSame('FizzBuzz', $result);
}

public function test_タイプ3_FizzBuzz以外は数値を返す(): void
{
    $result = basicGenerate(3, 3);
    $this->assertSame('3', $result);
}

実装¶

手続き型の実装

function basicGenerate(int $number, int $type): string
{
    $isFizz = $number % 3 === 0;
    $isBuzz = $number % 5 === 0;

    switch ($type) {
        case 1:
            if ($isFizz && $isBuzz) {
                return 'FizzBuzz';
            }
            if ($isFizz) {
                return 'Fizz';
            }
            if ($isBuzz) {
                return 'Buzz';
            }
            return (string) $number;
        case 2:
            return (string) $number;
        case 3:
            if ($isFizz && $isBuzz) {
                return 'FizzBuzz';
            }
            return (string) $number;
        default:
            throw new \InvalidArgumentException("該当するタイプは存在しません");
    }
}

この実装には問題があります:

switch 文の肥大化: タイプが増えるたびに分岐が増える
変更の影響範囲が広い: 1 つのタイプを変更すると関数全体に影響
テストが複雑化: すべてのタイプが 1 つの関数に集約されている

7.3 カプセル化: private と readonly¶

PHP では アクセス修飾子（private / protected / public）と readonly プロパティ（PHP 8.1+）でカプセル化を実現します。

アクセス修飾子¶

修飾子	アクセス範囲
`public`	どこからでもアクセス可能
`protected`	自クラスとサブクラスからのみ
`private`	自クラス内のみ

readonly プロパティ（PHP 8.1+）¶

class FizzBuzzValue
{
    public function __construct(
        private readonly int $number,
        private readonly string $value,
    ) {
    }

    public function getNumber(): int
    {
        return $this->number;
    }

    public function getValue(): string
    {
        return $this->value;
    }
}

コンストラクタプロモーション（PHP 8.0+）と readonly（PHP 8.1+）を組み合わせることで:

プロパティ宣言とコンストラクタ代入を 1 行で記述
一度設定した値を変更不可に（イミュータブル）

他言語との比較¶

言語	カプセル化の手段
PHP	`private` / `protected` / `public` + `readonly`（8.1+）
Java	`private` / `protected` / `public` + `final`
Go	大文字/小文字の命名規約
Ruby	`private` / `protected` / `public` メソッド
TypeScript	`private` / `protected` / `public` 修飾子
Python	`_` プレフィックス（慣例）

7.4 ポリモーフィズム: インターフェース¶

PHP のインターフェースは 明示的実装 です。implements キーワードでインターフェースの実装を宣言します。

インターフェース定義¶

interface FizzBuzzType
{
    public function generate(int $number): FizzBuzzValue;
}

タイプ別の実装¶

class FizzBuzzType01 implements FizzBuzzType
{
    public function generate(int $number): FizzBuzzValue
    {
        if ($number % 3 === 0 && $number % 5 === 0) {
            return new FizzBuzzValue($number, 'FizzBuzz');
        }
        if ($number % 3 === 0) {
            return new FizzBuzzValue($number, 'Fizz');
        }
        if ($number % 5 === 0) {
            return new FizzBuzzValue($number, 'Buzz');
        }

        return new FizzBuzzValue($number, (string) $number);
    }
}

class FizzBuzzType02 implements FizzBuzzType
{
    public function generate(int $number): FizzBuzzValue
    {
        return new FizzBuzzValue($number, (string) $number);
    }
}

class FizzBuzzType03 implements FizzBuzzType
{
    public function generate(int $number): FizzBuzzValue
    {
        if ($number % 3 === 0 && $number % 5 === 0) {
            return new FizzBuzzValue($number, 'FizzBuzz');
        }

        return new FizzBuzzValue($number, (string) $number);
    }
}

テスト¶

public function test_タイプ1_数を文字列に変換する(): void
{
    $type = new FizzBuzzType01();
    $result = $type->generate(1);
    $this->assertSame('1', $result->getValue());
}

public function test_タイプ1_3の倍数でFizzを返す(): void
{
    $type = new FizzBuzzType01();
    $result = $type->generate(3);
    $this->assertSame('Fizz', $result->getValue());
}

public function test_タイプ2_常に数値を返す(): void
{
    $type = new FizzBuzzType02();
    $result = $type->generate(3);
    $this->assertSame('3', $result->getValue());
}

public function test_タイプ3_FizzBuzzのみ返す(): void
{
    $type = new FizzBuzzType03();
    $result = $type->generate(15);
    $this->assertSame('FizzBuzz', $result->getValue());
}

public function test_タイプ3_FizzBuzz以外は数値を返す(): void
{
    $type = new FizzBuzzType03();
    $result = $type->generate(3);
    $this->assertSame('3', $result->getValue());
}

7.5 Strategy パターン¶

ここまでの設計は Strategy パターン の適用です。

uml diagram

Go との比較¶

Go（暗黙的実装）	PHP（明示的実装）
メソッドセット一致で自動実装	`implements` キーワードが必須
`type FizzBuzzType01 struct{}`	`class FizzBuzzType01 implements FizzBuzzType`
構造体埋め込みでコード共有	trait / abstract class でコード共有
コンパイル時に型チェック	PHPStan + 実行時にチェック

7.6 ファクトリメソッド¶

タイプ番号から適切な FizzBuzzType を生成するファクトリ関数を用意します。

class FizzBuzz
{
    public static function create(int $type): FizzBuzzType
    {
        return match ($type) {
            1 => new FizzBuzzType01(),
            2 => new FizzBuzzType02(),
            3 => new FizzBuzzType03(),
            default => throw new \InvalidArgumentException(
                "タイプ{$type}は見つかりません"
            ),
        };
    }
}

テスト¶

public function test_ファクトリメソッドでタイプ1を生成する(): void
{
    $type = FizzBuzz::create(1);
    $result = $type->generate(3);
    $this->assertSame('Fizz', $result->getValue());
}

public function test_不正なタイプで例外を発生する(): void
{
    $this->expectException(\InvalidArgumentException::class);
    FizzBuzz::create(99);
}

7.7 既存コードとの統合¶

ポリモーフィズムを導入した後、既存の generate / generateList / printFizzBuzz メソッドはタイプ 1 のラッパーとして維持します。

class FizzBuzz
{
    public function generate(int $number): string
    {
        $type = new FizzBuzzType01();
        return $type->generate($number)->getValue();
    }
}

これにより、既存のテストはすべてそのまま通ります。

7.8 まとめ¶

第 7 章で達成したこと:

タイプ 1, 2, 3 の仕様を追加
手続き型（switch 文）の問題点を確認
private / readonly プロパティによるカプセル化
コンストラクタプロモーション（PHP 8.0+）の活用
インターフェースによるポリモーフィズム
Strategy パターンの適用
ファクトリメソッド（match 式）でインスタンス生成
既存コードとの後方互換性を維持

TDD サイクルの実践¶

uml diagram