Chain of Responsibility パターンとは？例でわかりやすく解説

目的と解決する問題

目的：リクエストを処理する機会を複数のオブジェクトに与えることで、リクエストの送信者と受信者の結合を避けることです。受信するオブジェクトを連鎖させ、あるオブジェクトが処理するまでリクエストを連鎖に沿って渡します。このパターンは Gang of Four（GoF）の書籍にある振る舞いパターンの 1 つです。

オンラインショップのサポートシステムを考えてみましょう。50 未満の返金リクエストはサポート担当者が、500 まではチームリーダーが承認でき、それより大きい金額はマネージャーの承認が必要です。最初の実装では、これをすべて 1 つの関数にまとめ、長い if/else の連鎖にすることがよくあります。ルールが増えるたびに関数は長くなり、チェックの順序もコードに固定されてしまいます。

Chain of Responsibility では、各レベルがルールを 1 つ持つ独立したハンドラになります。ハンドラはつなぎ合わされ、リクエストは最初のハンドラから入ります。新しい承認レベルを追加するには、小さなクラスを 1 つ書いて連鎖に挿入するだけです。

構造と登場する役割

よく使われるバリエーションが 2 つあります。古典的な形では、リクエストを処理できた最初のハンドラで連鎖が止まります。パイプライン形式（ほとんどのミドルウェアが採用）では、すべてのハンドラが何らかの処理を行い、そのうえで次を呼ぶかどうかを決めます。

TypeScript での実装

抽象基底クラスが次のハンドラを保持し、デフォルトの転送動作を提供します。各 Concrete handler は handle をオーバーライドし、自分で判断できないときは super.handle を呼びます。

type Refund = { amount: number };
abstract class Approver {
  private next?: Approver;
  setNext(next: Approver): Approver {
    this.next = next;
    return next; // allows a.setNext(b).setNext(c)
  }
  handle(req: Refund): string {
    return this.next ? this.next.handle(req) : "rejected: no one can approve " + req.amount;
  }
}
class Agent extends Approver {
  handle(req: Refund): string {
    return req.amount < 50 ? "agent approved " + req.amount : super.handle(req);
  }
}
class TeamLead extends Approver {
  handle(req: Refund): string {
    return req.amount <= 500 ? "team lead approved " + req.amount : super.handle(req);
  }
}
class Manager extends Approver {
  handle(req: Refund): string {
    return req.amount <= 5000 ? "manager approved " + req.amount : super.handle(req);
  }
}
const chain = new Agent();
chain.setNext(new TeamLead()).setNext(new Manager());
for (const amount of [20, 300, 2000, 9000]) console.log(chain.handle({ amount }));
// agent approved 20
// team lead approved 300
// manager approved 2000
// rejected: no one can approve 9000

通常の関数によるミドルウェア形式

TypeScript ではクラスは必須ではありません。next コールバックを受け取る関数のリストが、そのまま連鎖になります。Express や Koa のミドルウェアはこの仕組みで動いています。

type Req = { user?: string; path: string };
type Middleware = (req: Req, next: () => string) => string;
const auth: Middleware = (req, next) => (req.user ? next() : "401 Unauthorized");
const log: Middleware = (req, next) => {
  console.log("request", req.path);
  return next();
};
const route = (req: Req) => "200 OK " + req.path;
function run(chain: Middleware[], req: Req): string {
  const step = (i: number): string =>
    i < chain.length ? chain[i](req, () => step(i + 1)) : route(req);
  return step(0);
}
console.log(run([log, auth], { path: "/admin" }));
console.log(run([log, auth], { user: "ana", path: "/admin" }));
// request /admin
// 401 Unauthorized
// request /admin
// 200 OK /admin

使うべき場面と避けるべき場面

• リクエストを処理できるオブジェクトが複数あり、どれが適切かを実行時に決めるときに使います。
• 検証ステップ、承認レベル、HTTP ミドルウェアのように、ハンドラの集合や順序を設定で変えたいときに使います。
• 各ルールを、単独でテストできる小さな単位に分けたいときに使います。
• 変わらない 2、3 個の固定チェックには使いません。単純な if 文のほうが明快です。
• 連鎖が長いとデバッグが難しくなる点に注意してください。呼び出し箇所からは、最終的にどのハンドラが動作したのかがわかりにくいためです。ハンドラ内でログを出すと役立ちます。
• 連鎖は順序に敏感です。たとえば認証をルートハンドラの後に置くと、認証の意味がなくなります。

実際の利用例

• Express と Koa のミドルウェア：各関数がリクエストと next 関数を受け取り、続行するかどうかを決めます。
• DOM のイベント伝播：イベントは対象要素から祖先要素へとバブリングし、どのリスナーも event.stopPropagation() で止められます。
• Java のサーブレットフィルタは、フィルタチェーンを構成します。各フィルタは chain.doFilter を呼んでリクエストを先へ渡します。
• ロギングフレームワークは、ログレコードをロガーから親ロガーとそのハンドラへ渡します。

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