【ITニュース解説】စနစ်ကျအကျိုးရှိတဲ့ SOLID Principles ဆိုတာဘာလဲ?

SOLID原則は、オブジェクト指向設計において、ソフトウェア構造の理解、変更、拡張、再利用を容易にする五つの指針だ。Robert C. Martin氏が提唱したこれらの原則は、将来の変更に強く、高品質なソフトウェア開発に貢献する。それぞれの頭文字をとってSOLIDと呼ばれる。

一つ目の「S」は**単一責任の原則（Single Responsibility Principle: SRP）**だ。クラスはただ一つの責任を持つべきであり、変更される理由が一つだけという考え方だ。例えば、従業員管理クラスが給与計算やデータベース保存など複数の機能を担うと、どの変更もそのクラスの修正を要する。これは不具合が他の機能に影響するリスクを高め、保守を困難にする。SRPに従い、給与計算専門のクラス、データベース保存専門のクラスなど、それぞれの責任を独立したクラスに分割する。これにより、各クラスは自身の役割に集中でき、特定の機能修正が必要になっても、他の機能に影響せず、その専門クラスだけを安全に修正できる。これは、職務ごとに専門の担当者を配置する組織運営に似ている。

二つ目の「O」は**開放/閉鎖の原則（Open/Closed Principle: OCP）**だ。これは、ソフトウェアのエンティティが拡張に対しては開かれており、変更に対しては閉じているべきという原則である。新しい機能を追加したいとき、既存コードを修正せず、新しいコードを追加するだけで対応できる設計を目指す。例えば、面積計算プログラムで長方形や円の計算機能があるとする。三角形の計算を追加する際、既存ロジックに直接条件分岐を追加すると、新しい図形ごとに既存コードの変更が必要になりOCPに違反する。この原則に従い、全ての図形が共通で持つ「面積を計算する」抽象インターフェースを定義し、各図形クラスがそれを実装する。これにより、新しい図形は、このインターフェースを実装する新しいクラスとして追加するだけでよく、既存の面積計算ロジックは変更せずに済む。ノートPCのUSBポートのように、本体設計を変えずに様々なデバイスを接続できるのと同様だ。

三つ目の「L」は**リスコフの置換原則（Liskov Substitution Principle: LSP）**だ。これは、親クラスのオブジェクトを子クラスのオブジェクトで置き換えても、プログラムの動作が壊れてはならないという原則である。子クラスは親クラスが期待する振る舞いを完全に満たしている必要がある。例えば、「飛ぶ」メソッドを持つ「鳥」クラスに対し、飛べない「ダチョウ」クラスが「飛べない」とエラーを発生させると、親クラスとしてダチョウを扱った際にプログラムが停止する可能性がある。これはLSPに違反する。LSPに準拠するには、「飛べる鳥」と「飛べない鳥」といった異なる抽象クラスやインターフェースを設け、ダチョウは「飛べない鳥」として設計し、「飛ぶ」メソッドを持たないようにする。これにより、親クラスのオブジェクトを子クラスで置き換えても、プログラムが期待通りに動作することを保証できる。壁のコンセントにどんな電化製品を挿しても、正常に電力供給される状態に似ている。

四つ目の「I」は**インターフェース分離の原則（Interface Segregation Principle: ISP）**だ。これは、クライアントが使用しないメソッドへの依存を強制すべきではないという考え方である。大きな汎用インターフェースよりも、小さく具体的な、クライアント固有の複数のインターフェースに分割する方が良いとされる。例えば、従業員が「働く」「食べる」「コードを書く」など多様なメソッドを持つ「Worker」インターフェースがあると、マネージャーが実装する際に不要なメソッドまで強制されてしまう。これは不必要な依存を生み出し、柔軟性を損ねる。ISPに従い、このインターフェースを「Workable」「Eatable」「Codable」といった小さなインターフェースに分割する。そして、開発者は必要なインターフェースを、マネージャーはマネージャーに必要なインターフェースのみを実装するようにする。これにより、各クラスは自身に関係のある機能のみを意識すればよくなり、不要なメソッドの強制がなくなる。専門分野ごとに担当者を置く組織運営に似ている。

五つ目の「D」は**依存関係逆転の原則（Dependency Inversion Principle: DIP）**だ。これは、高レベルモジュールは低レベルモジュールに依存すべきではなく、両方とも抽象（インターフェースや抽象クラス）に依存すべきという原則である。抽象は詳細に依存せず、詳細は抽象に依存すべきである。例えば、照明を操作するスイッチが具体的な「電球」クラスに直接依存していると、スイッチは電球専用となり、扇風機を操作する際はスイッチクラスの修正が必要になる。これは、高レベルモジュールが低レベルモジュールに直接依存するため、柔軟性に欠ける。DIPに従い、スイッチが操作できる対象として「Switchable（切り替え可能）」という抽象的なインターフェースを定義し、電球や扇風機といった具体的なデバイスはこのインターフェースを実装する。これにより、スイッチクラスは具体的なデバイスの詳細を知る必要がなく、「Switchable」を実装した任意のデバイスを操作できるようになる。高レベルモジュールであるスイッチは低レベルモジュールに直接依存せず、両方が共通の抽象インターフェースに依存する形になる。ユニバーサルリモコンのように様々なデバイスに対応できるのと似ている。

これらのSOLID原則を実践することで、ソフトウェアは変化に強く、将来の機能追加や変更、不具合修正が容易になる。初期段階では原則の適用に時間がかかるかもしれないが、長期的には、より堅牢で保守しやすいコードベースを築き、開発効率や品質向上に大きく貢献する。この五つの原則を理解し、適切に適用することは、システムエンジニアとしてのスキルを大きく高める重要な一歩となるだろう。