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¶

# frozen_string_literal: true

class FizzBuzzValue
  attr_reader :value, :number

  def initialize(value, number)
    raise ArgumentError, '値は正の値のみ許可します' if number.negative?

    @value = value
    @number = number
  end

  def ==(other)
    other.is_a?(FizzBuzzValue) && value == other.value && number == other.number
  end

  def eql?(other)
    self == other
  end

  def hash
    [value, number].hash
  end

  def to_s
    value
  end
end

値オブジェクトの特徴¶

特徴	実現方法
不変性	`attr_reader` のみ（setter なし）
等価性	`==` メソッドで値による比較
自己記述性	`to_s` で文字列表現
副作用なし	setter を持たない
ハッシュキー対応	`eql?` と `hash` を実装

テスト¶

class FizzBuzzValueTest < Minitest::Test
  def test_値と数値を保持する
    value = FizzBuzzValue.new('Fizz', 3)
    assert_equal 'Fizz', value.value
    assert_equal 3, value.number
  end

  def test_toStringは値を返す
    value = FizzBuzzValue.new('Buzz', 5)
    assert_equal 'Buzz', value.to_s
  end

  def test_同じ値と数値の場合equalはtrue
    v1 = FizzBuzzValue.new('Fizz', 3)
    v2 = FizzBuzzValue.new('Fizz', 3)
    assert_equal v1, v2
  end

  def test_異なる値の場合equalはfalse
    v1 = FizzBuzzValue.new('Fizz', 3)
    v2 = FizzBuzzValue.new('Buzz', 5)
    refute_equal v1, v2
  end

  def test_負の値はエラー
    assert_raises ArgumentError do
      FizzBuzzValue.new('Fizz', -1)
    end
  end
end

FizzBuzzType の更新¶

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

class FizzBuzzType01 < FizzBuzzType
  def generate(number)
    return FizzBuzzValue.new('FizzBuzz', number) if fizz?(number) && buzz?(number)
    return FizzBuzzValue.new('Fizz', number) if fizz?(number)
    return FizzBuzzValue.new('Buzz', number) if buzz?(number)

    FizzBuzzValue.new(number.to_s, number)
  end
end

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¶

generate_list() が Array 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¶

# frozen_string_literal: true

class FizzBuzzList
  MAX_COUNT = 100

  include Enumerable

  attr_reader :value

  def initialize(list = [])
    raise "上限は#{MAX_COUNT}件までです" if list.count > MAX_COUNT

    @value = list.dup.freeze
  end

  def add(other_list)
    FizzBuzzList.new(@value + other_list)
  end

  def size
    @value.size
  end

  def to_string_array
    @value.map(&:to_s)
  end

  def each(&)
    @value.each(&)
  end
end

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	`dup.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	`Enumerable` の Mix-in で `each`, `map` 等を提供
上限管理	`MAX_COUNT` で件数を制限

テスト¶

class FizzBuzzListTest < Minitest::Test
  def test_空リストを生成できる
    list = FizzBuzzList.new
    assert_equal 0, list.size
  end

  def test_addで新しいリストを返す
    list = FizzBuzzList.new
    values = [FizzBuzzValue.new('1', 1)]
    new_list = list.add(values)
    assert_equal 0, list.size
    assert_equal 1, new_list.size
  end

  def test_to_string_arrayで文字列配列を返す
    values = [
      FizzBuzzValue.new('1', 1),
      FizzBuzzValue.new('2', 2),
      FizzBuzzValue.new('Fizz', 3)
    ]
    list = FizzBuzzList.new(values)
    assert_equal %w[1 2 Fizz], list.to_string_array
  end

  def test_上限を超えるとエラー
    values = (1..101).map { |n| FizzBuzzValue.new(n.to_s, n) }
    assert_raises RuntimeError do
      FizzBuzzList.new(values)
    end
  end
end

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。Ruby ではモジュールをインターフェースとして使います。

# frozen_string_literal: true

module FizzBuzzCommand
  def execute
    raise NotImplementedError
  end
end

FizzBuzzValueCommand¶

# frozen_string_literal: true

class FizzBuzzValueCommand
  include FizzBuzzCommand

  def initialize(type, number)
    @type = type
    @number = number
  end

  def execute
    @type.generate(@number)
  end
end

FizzBuzzListCommand¶

# frozen_string_literal: true

class FizzBuzzListCommand
  include FizzBuzzCommand

  def initialize(type, count = 100)
    @type = type
    @count = count
  end

  def execute
    list = (1..@count).map { |number| @type.generate(number) }
    FizzBuzzList.new(list)
  end
end

テスト¶

class FizzBuzzCommandTest < Minitest::Test
  def test_FizzBuzzValueCommandは単一の値を生成する
    type = FizzBuzzType.create(FizzBuzzType::TYPE_01)
    command = FizzBuzzValueCommand.new(type, 3)
    result = command.execute
    assert_equal 'Fizz', result.to_s
  end

  def test_FizzBuzzListCommandはリストを生成する
    type = FizzBuzzType.create(FizzBuzzType::TYPE_01)
    command = FizzBuzzListCommand.new(type, 100)
    result = command.execute
    arr = result.to_string_array

    assert_equal 100, result.size
    assert_equal 'Fizz', arr[2]
    assert_equal 'Buzz', arr[4]
    assert_equal 'FizzBuzz', arr[14]
  end

  def test_デフォルトで100件のリストを生成する
    type = FizzBuzzType.create(FizzBuzzType::TYPE_01)
    command = FizzBuzzListCommand.new(type)
    result = command.execute
    assert_equal 100, result.size
  end
end

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¶

$ bundle exec rake test
22 tests, 27 assertions, 0 failures, 0 errors, 0 skips

8.6 各言語のデザインパターン比較¶

パターン	Ruby	Java	TypeScript	Python
Value Object	`attr_reader` + `==`	`final` + `equals()` / `hashCode()`	`readonly` + `equals()`	`__eq__()` / `__hash__()`
Collection	`Enumerable` + `freeze`	`Collections.unmodifiableList()`	`Object.freeze()` + `Symbol.iterator`	`tuple` / `frozenset`
Interface	`module`（Mix-in）	`interface`	`interface`	`Protocol` / `ABC`
Command	`include FizzBuzzCommand`	`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、Enumerable Mix-in で Ruby らしいイテレーションを実現
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。