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Protocolを利用したポリモーフィズ
ム(Polymorphism)とそのメリット
2023.04.12
開発本部ソフトウェア開発部ユーザーシステムグループ / 髙橋秀宗
GO株式会社
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自己紹介
GO株式会社
ユーザーシステムグループ / 髙橋秀宗
タクシーアプリ『GO』のiOSアプリ開発を担当
趣味はギターとカメラ。
@h1d3mun3
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Index
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1. ポリモーフィズムとは
2. モデリングから見るポリモーフィズム
a. ユースーケースの定義
b. 実装
3. 終わりに
4. 参考資料
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ポリモーフィズムと
は
01
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複数の「型」に対してアクセスできる共通の接点です。
SwiftではProtocolを利用して表現できます。
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ポリモーフィズムとは
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🤔
ポリモーフィズムとは
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動物における「食べる」動作
人 → 肉を、口で食べる
牛 → 草を、丸呑みして胃ですりつぶして食べる
→ 「食べる」という動作は動物全般に存在するが、その詳細は各動物
(≒型)によって異なる
例えば...
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protocol Animal {
associatedtype Feed // 食べ物をFeedという型でもつ
func eat(_ food: Feed) // 食べるためのeatという関数を持つ
}
struct Human: Animal {
typealias Feed = Meat // FeedはMeat型と宣言
func eat(_ food: Feed) { } // Meat型を引数に取るeat関数を宣言
}
struct Cow: Animal {
typealias Feed = Hay // FeedはHay型と宣言
func eat(_ food: Hay) { } // Hay型を引数に取るeat関数を宣言
}
例えば...
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ポリモーフィズムが何故嬉しいのか、イメージしにくいですよね。
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でも...
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そこで！
学割の映画鑑賞券チケット発行フローをどのようにソースコード上に表現していくか、実際のコードととも
に説明することを通じて、ポリモーフィズムの具体的なメリットについて説明します。
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モデリングから見
るポリモーフィズム
02
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ユースケースの定
義
2.a
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映画館での学割チケットは、下記フローで発行されるものとします。
1. 申込書を書いて窓口に並ぶ
2. 窓口で学生証を提示する
3. 条件に問題がなければ発行
学割チケットの発行フロー
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実装
2.b
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protocol Ticket {
static func issue() -> Self // 自分自身を発行するissueという接点を持つ
}
protocol ValidationRequiredTicket: Ticket { } // 検証が必要なTicketを表現
// 学割チケットを検証が必要なTicketとして表現
struct StudentDiscountTicket: ValidationRequiredTicket {
static func issue() -> StudentDiscountTicket {
return StudentDiscountTicket()
}
}
チケットの表現
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// 申請に必要なドキュメントの表現
protocol ApplicationDocument {
// 自身が有効かを判定するisValidという関数を持つ
func isValid() -> Bool
}
struct StudentCard: ApplicationDocument {
func isValid() -> Bool { } // 学生証が有効かを判定する
}
学生証の表現
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protocol TicketRequest {
// 発行したいTicketをIssueTicketTypeという型で持つ
associatedtype IssueTicketType: Ticket
// チケットの発行を行うissueという関数を持つ
func issue() throws -> IssueTicketType
}
// TicketRequestでTicketを発行できなかったときのエラー
enum TicketRequestIssueError: Error {
case validationFailure
}
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申請書の表現 - 1
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// 検証が必要なTicketを発行するTicketRequestを表現
protocol ValidationRequiredTicketRequest: TicketRequest {
// 申請に必要なドキュメントをDocumentという型で持つ
associatedtype Document: ApplicationDocument
var document: Document { get }
}
申請書の表現 - 2
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// 学割チケットのTicketRequest
struct StudentDiscountTicketRequest: ValidationRequiredTicketRequest {
// IssueTicketTypeがStudentDiscountTicket型と宣言
typealias IssueTicketType = StudentDiscountTicket
// DocumentはStudentCard型と宣言
typealias Document = StudentCard
let document: Document
func issue() throws -> StudentDiscountTicket {
guard document.isValid() else { throw TicketRequestIssueError.validationFailure }
return IssueTicketType.issue()
}
}
申請書の表現 - 3
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各Protocol・各Structの関係性
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// 学割チケットリクエストの生成
let studentDiscountTicketRequest = StudentDiscountTicketRequest(
document: StudentCard()
)
// Ticketの発行をリクエスト
let ticket = try? studentDiscountTicketRequest.issue()
利用側の実装イメージ
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おわりに
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● 「1つのチケットリクエストが1つのチケットについての発行知識を知っている」という形を強制できる
ので、オープン/クロースドの原則(※1)を守ることができる
● 振る舞いと実挙動を分けることができるので、テストが書きやすい
● 振る舞いに対してユニットテストを書くため、仕様変更が起きた際もユニットテストの変更量を少なく
することができる
● 各Protocolに振る舞いがある程度表現されているので、具体的な型を把握しなくてもプログラムを
書くことができるケースが有る
○ some・anyキーワードとの相性が良い
ポリモーフィズムのメリット
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※1: 既存のコードを変更せず、プログラムの機能を追加できること
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参考資料
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● ポリモーフィズム(Wikipedia)
参考資料
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文章・画像等の内容の無断転載及び複製等の行為はご遠慮ください。
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おまけ
XX
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class Ticket { } // チケットのSuperクラス
final class NormalTicket: Ticket {} // 通常チケット
final class StudentDiscountTicket: Ticket { } // 学割チケット
// 発行するチケットタイプ
enum IssueTicketType {
case normal, studentDiscount
}
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ポリモーフィズムを利用せずに表現する場合 - 1
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struct TicketRepository {
let issueTicketType: IssueTicketType
func isValid() -> Bool {
switch issueTicketType {
case .normal:
// 通常チケット時の有効判定処理
case .studentDiscount:
// 学割チケット時の有効判定処理
}
}
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ポリモーフィズムを利用せずに表現する場合 - 2
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func issue() -> Ticket? {
guard isValid() else { return nil }
switch issueTicketType {
case .normal:
// 通常チケットの発行処理
case .studentDiscount:
// 学割チケットの発行処理
}
}
}
ポリモーフィズムを利用せずに表現する場合 - 3
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● 発行するチケットの種別を追加するたびに
TicketRepositoryをメンテナンスし続けていく必要があ
る。具体的には...
○ 検証処理は各caseで異なるので、追加するたびに isValid()関数が長くなる
○ 発行処理も各caseで異なるので、追加するたびに issue()関数が長くなる
○ 検証が必要なチケットの場合、必要なドキュメントをプロパティとして持つ必要がある
■ 実装によるが普通のチケットを発行したいだけなのに、学割チケットの検証処理に必要なインスタ
ンスもinit時に渡さないといけなくなったりする
■ 特定のチケットの処理を変更した時、全体をテストし直す必要がある
→ コード全体の見通しが悪くなり、意図せぬバグの発生や、メンテコストの増大、テスト工数の増大な
ど、比較的大きな負の影響が発生する
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ポリモーフィズムを用いなくても実装はできる。しかし...
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