Strategy 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：アルゴリズムの一群を定義し、それぞれをカプセル化して、交換可能にすることです。Strategy は、アルゴリズムを、それを使うクライアントとは独立して変化させられます。Gang of Four（GoF）の書籍にある振る舞いパターンの 1 つで、そこでは Policy とも呼ばれています。

チェックアウトで送料を計算するとします。通常配送は定額、速達は 1 キログラムあたりの料金が高く、店舗受け取りは無料です。最初の実装では、3 つの計算式を 1 つのメソッドにまとめ、配送の種類による if/else の連鎖にします。提携の宅配業者のような新しい選択肢を追加するたびに、そのメソッドをまた編集することになり、1 つの計算式をテストするにも、他のすべてを通ることになります。

Strategy を使うと、各計算式が同じシグネチャを持つ独立したオブジェクトまたは関数になります。チェックアウトは、選ばれた Strategy を受け取って呼び出します。宅配業者を追加するには新しい Strategy を 1 つ足すだけで、チェックアウトは変わりません。

構造と登場する役割

TypeScript での実装

TypeScript では関数が値なので、最も単純な Strategy のインターフェースは関数型です。Context は Checkout クラスです。

type Parcel = { weightKg: number; subtotal: number };
type ShippingStrategy = (parcel: Parcel) => number;

const standard: ShippingStrategy = (p) => (p.subtotal >= 50 ? 0 : 4.99);
const express: ShippingStrategy = (p) => 9.99 + 1.5 * p.weightKg;
const pickup: ShippingStrategy = () => 0;

class Checkout {
  constructor(private shipping: ShippingStrategy) {}

  setShipping(strategy: ShippingStrategy) {
    this.shipping = strategy;
  }

  total(parcel: Parcel): number {
    return Math.round((parcel.subtotal + this.shipping(parcel)) * 100) / 100;
  }
}

const parcel = { weightKg: 2, subtotal: 30 };
const checkout = new Checkout(standard);
console.log(checkout.total(parcel)); // 34.99
checkout.setShipping(express);
console.log(checkout.total(parcel)); // 42.99
checkout.setShipping(pickup);
console.log(checkout.total(parcel)); // 30

Strategy に設定や複数のメソッドが必要なら、代わりにインターフェースとクラスを使います。このバージョンでは、UI に表示できる名前を各 Strategy に持たせています。

interface Shipping {
  readonly label: string;
  cost(weightKg: number): number;
}

class Courier implements Shipping {
  readonly label: string;
  constructor(private ratePerKg: number, company: string) {
    this.label = company + " courier";
  }
  cost(weightKg: number) { return this.ratePerKg * weightKg; }
}

const options: Shipping[] = [new Courier(2, "North"), new Courier(3.5, "Fast")];
for (const o of options) console.log(o.label, o.cost(4));
// North courier 8
// Fast courier 14

導入前と導入後

導入前は、アルゴリズムの選択がメソッドの中に直接書かれています。

function shippingCost(type: string, p: Parcel): number {
  if (type === "standard") return p.subtotal >= 50 ? 0 : 4.99;
  else if (type === "express") return 9.99 + 1.5 * p.weightKg;
  else if (type === "pickup") return 0;
  throw new Error("Unknown shipping type " + type);
}
// After: a lookup table of strategies replaces the chain
const strategies: Record<string, ShippingStrategy> = { standard, express, pickup };

このコードの断片は、最初の例の型と関数を再利用しています。テーブルを使うことで、選択肢の集合がコードではなくデータになり、設定から構築したり、プラグインで拡張したりできます。

使うべき場面と避けるべき場面

• 同じ作業を行う方法が複数あり、どれを選ぶかが設定、ユーザー入力、データによって決まるときに使います。
• アルゴリズムを選ぶ大きな条件分岐のブロックをなくしたいときに使います。
• 各アルゴリズムを単独でテストし、Context を編集せずに別のコードが新しいアルゴリズムを追加できるようにしたいときに使います。
• アルゴリズムが 1 つだけで、それを変える必要が特にない場合は使いません。余計なインターフェースは、間接的な層を増やすだけです。
• 関数の引数で足りるのに、クラスを作らないでください。TypeScript では、関数を渡すことが Strategy の軽量な形です。

実際の利用例

• Array.prototype.sort(compareFn) は比較の Strategy を関数として受け取るので、同じソートで数値、日付、名前を並べ替えられます。
• Java の Comparator インターフェースは、Collections.sort と List.sort のための Strategy です。
• Node.js の認証ミドルウェアである Passport.js は、各ログイン方法（ローカルのパスワード、OAuth プロバイダ）を strategy と呼び、アプリケーションが差し込めるようにしています。
• 圧縮やハッシュのライブラリでは、呼び出し側が共通のインターフェースを通じてアルゴリズムを選べます。

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