第 11 章: 不変データとパイプライン処理

11.1 はじめに

前章では高階関数と関数合成を導入しました。この章では、不変データ（Immutable Data）の原則に基づいてコレクション操作を改善し、ジェネレータ を使ったパイプライン処理を実装します。

11.2 不変データの原則

Martin Fowler 曰く:「データは決して変更しない。コピーする。」

Python では以下の方法で不変性を実現します:

• tuple: 不変リスト
• frozenset: 不変集合
• @dataclass(frozen=True): 不変データクラス

11.3 FizzBuzzList の不変化

add() メソッドを、既存リストを変更する代わりに 新しいリストを返す ように変更します。

Before（破壊的変更）

def add(self, value: FizzBuzzValue) -> None:
    self._values.append(value)

After（非破壊的）

def add(self, value: FizzBuzzValue) -> "FizzBuzzList":
    return FizzBuzzList(self._values + [value])

テスト

def test_addは新しいリストを返す(self) -> None:
    lst1 = FizzBuzzList()
    lst2 = lst1.add(FizzBuzzValue(1, "1"))
    assert lst1.size() == 0  # 元のリストは変更されない
    assert lst2.size() == 1

11.4 ジェネレータによるパイプライン処理

Python のジェネレータを使って、遅延評価のパイプラインを構築します。

from collections.abc import Generator

def fizzbuzz_pipeline(
    type_: FizzBuzzType, count: int
) -> Generator[FizzBuzzValue, None, None]:
    for i in range(1, count + 1):
        yield type_.generate(i)

11.5 統計情報の集計

FizzBuzzList にグルーピングや集計のメソッドを追加します。

class FizzBuzzList:
    def group_by_value(self) -> dict[str, list[FizzBuzzValue]]:
        groups: dict[str, list[FizzBuzzValue]] = {}
        for v in self._values:
            groups.setdefault(v.value, []).append(v)
        return groups

    def statistics(self) -> dict[str, int]:
        groups = self.group_by_value()
        return {key: len(values) for key, values in groups.items()}

テスト

def test_統計情報を取得する(self) -> None:
    type_ = FizzBuzzType.create(1)
    command = FizzBuzzListCommand(type_)
    result = command.execute()
    stats = result.statistics()
    assert stats["Fizz"] > 0
    assert stats["Buzz"] > 0
    assert stats["FizzBuzz"] > 0

11.6 itertools によるパイプライン処理

Python の itertools モジュールは関数型パイプライン処理に便利です。

from itertools import islice, chain

# 最初の 10 個だけ取得
first_10 = list(islice(fizzbuzz_pipeline(type_, 100), 10))

# 複数のパイプラインを結合
combined = chain(
    fizzbuzz_pipeline(FizzBuzzType.create(1), 5),
    fizzbuzz_pipeline(FizzBuzzType.create(2), 5),
)

11.7 まとめ

概念	Java	Python
不変コレクション	Collections.unmodifiableList()	新しいリストを返すメソッド
ストリーム生成	IntStream.rangeClosed()	ジェネレータ / range()
パイプライン	Stream API	ジェネレータチェーン
グルーピング	Collectors.groupingBy()	dict.setdefault()
集計	Collectors.counting()	len() / 内包表記

次の章では、エラーハンドリングと型安全性を改善します。