第19章集合の不変条件①：重複禁止・上限・順序👥🧺✨

今日は「List って自由すぎて、気づいたら壊れてる」問題を、**型とメソッド（＝入口）**でガチガチに守る回だよ〜🛡️💪 （2026年1月時点は .NET 10 がLTSとして提供されてて、C# 14 も最新世代だよ🙂✨） (Microsoft)

0. この章のゴール🎯💖

次の3つを「設計で」守れるようになること！

重複禁止：同じIDの要素が2回入らない🚫🔁
上限：件数・合計数などが増えすぎない📈🧱
順序：並び順に意味があるなら、勝手に崩れない📚➡️

1. “集合が壊れる”と何が起きる？😱💥

たとえばショッピングカート🛒で…

同じ商品が 2行に分裂（重複） → 合計金額がズレる、割引が二重にかかる、送料計算がバグる💸💥
明細が無限に増える（上限なし） → 表示が崩壊、APIが重い、DBが悲鳴😭
「追加した順」が意味あるのに、どこかでソートされた（順序崩壊） → ユーザー体験が壊れる😵‍💫

集合は放置すると壊れやすい…だから不変条件の主戦場になりがちだよ👀🧺✨

2. 集合の不変条件テンプレ3点セット🧺📌

Collection Limit

A) 重複禁止（Unique）🚫

「同じ ProductId は 1行だけ」みたいなやつ！

キー（識別子）で一意にするのが基本
“同じもの” の定義が曖昧だと事故るので、型（VO）でIDを表すのが強い💎

B) 上限（Limit）🧱

明細行数の上限：例）最大 50行
合計数量の上限：例）最大 999個
合計金額の上限：例）クレカ上限など

上限って「入力で守る」だけじゃ足りなくて、内部でも必ず守るのが大事だよ🛡️✨

C) 順序（Order）📚

順序には3種類あるよ👇

挿入順（追加した順）
ソート順（価格順・名前順など）
意味のある順（優先度順、画面の並びと一致など）

「順序が仕様」なら、仕様として固定しよう🙂🔒

3. 守り方の結論：Listを“公開しない”🙅‍♀️🔒

集合の不変条件は、だいたいこれで勝てる🏆✨

private List<T> を内部に持つ
外には IReadOnlyList<T> などで見せる（読み取り専用）
変更は Add/Remove/Change みたいなメソッド経由だけにする（＝入口を一本化）🚪🛡️

4. 例題：CartItems（同一商品は1行にまとめる）🛒✨

Merging Cart Items

不変条件（この章の主役）📜

同じ ProductId は 必ず1行（重複禁止）
明細行は 最大 50行（上限）
並び順は 追加した順を維持（順序）

5. 実装してみよっ🧑‍💻🎀（C#）

ポイントは「Listを直接触らせない」「Addで必ず正規化」だよ✅

using System;
using System.Collections.Generic;

public readonly record struct ProductId(Guid Value)
{
    public static ProductId Create(Guid value)
        => value == Guid.Empty ? throw new ArgumentException("ProductId is empty") : new ProductId(value);
}

public sealed record CartLine(ProductId ProductId, int Quantity)
{
    public CartLine Increase(int delta) => this with { Quantity = Quantity + delta };
    public CartLine SetQuantity(int quantity) => this with { Quantity = quantity };
}

public sealed class CartItems
{
    private const int MaxLines = 50;

    private readonly List<CartLine> _lines = new();
    public IReadOnlyList<CartLine> Lines => _lines; // 外からAdd/Removeできない✨

    public bool TryAdd(ProductId productId, int quantity, out string error)
    {
        error = "";

        if (quantity <= 0) { error = "数量は1以上だよ🙂"; return false; }
        if (_lines.Count >= MaxLines && !Contains(productId))
        {
            error = $"明細は最大{MaxLines}行までだよ🧱";
            return false;
        }

        var index = IndexOf(productId);
        if (index >= 0)
        {
            // ✅ 重複させず、同じ行にまとめる
            _lines[index] = _lines[index].Increase(quantity);
        }
        else
        {
            // ✅ 追加した順を維持（末尾追加）
            _lines.Add(new CartLine(productId, quantity));
        }

        return true;
    }

    public bool TryChangeQuantity(ProductId productId, int newQuantity, out string error)
    {
        error = "";

        if (newQuantity <= 0) { error = "数量は1以上だよ🙂"; return false; }

        var index = IndexOf(productId);
        if (index < 0) { error = "その商品はカートにないよ👀"; return false; }

        _lines[index] = _lines[index].SetQuantity(newQuantity);
        return true;
    }

    public bool TryRemove(ProductId productId, out string error)
    {
        error = "";

        var index = IndexOf(productId);
        if (index < 0) { error = "その商品はカートにないよ👀"; return false; }

        _lines.RemoveAt(index);
        return true;
    }

    private bool Contains(ProductId productId) => IndexOf(productId) >= 0;

    private int IndexOf(ProductId productId)
    {
        for (int i = 0; i < _lines.Count; i++)
            if (_lines[i].ProductId == productId) return i;
        return -1;
    }
}

ここが偉いポイント🌟

Lines は IReadOnlyList だから、外から _lines.Add() できない🔒
TryAdd() の中で 重複禁止・上限・順序を同時に守ってる🛡️✨
“集合のルール”が メソッドに集約されてて、読むだけで仕様っぽい📜🙂

6. もう一段つよくするなら：Immutableコレクション❄️🧊

「外に渡したコレクション、あとから変えられたくない😢」が気になる時は System.Collections.Immutable も便利だよ✨（ImmutableArray / ImmutableList など） (Microsoft Learn)

ただし最初は、**今回の“private List + IReadOnly公開 + メソッド入口”**で十分勝てるよ🏆🎀

7. テスト観点（ここ超だいじ）🧪✨

最低これだけは欲しい👇

重複が行に増えない（同じIDを2回Add → 行は1のまま、数量だけ増える）
上限で止まる（51行目が追加できない）
順序が維持される（A追加→B追加→A追加（数量加算）でも、行順は A,B のまま）

8. 演習（手を動かすと一気に理解できるよ）✍️🎀

演習1：上限を「合計数量」でも守る🔢🧱

例）合計数量は 999 まで
TryAdd() で「追加後に合計が999超えるならNG」にしてみよ🙂

演習2：順序を「商品名順」固定にする📚✨

追加した順じゃなくて、常に ProductName の昇順にしたい、みたいな仕様に変更
「Addのたびにソート」or「挿入位置を探して入れる」どっちがよさそう？🤔

演習3：重複の定義を変える🧩

ProductId じゃなくて (ProductId, UnitPrice) の組み合わせで一意にしたい、など
“同じもの” の定義が変わると設計がどう変わる？を観察しよ👀✨

9. AIの使いどころ🤖💖（超相性いい！）

コピペで使えるよ👇

「この CartItems の不変条件を箇条書きで抜き出して。抜けも指摘して」🤖🔍
「xUnitで、重複禁止・上限・順序のテストケースを最小セットで提案して」🧪
「この設計で“外から不正状態を作れる抜け道”があるかレビューして」🛡️

※ AIは“案出し係”として最高だけど、最終判断はあなたね🙂🎀

10. まとめ🏁✨

集合の不変条件は、だいたいこの型で守れるよ🧺🛡️

Listを公開しない
入口（メソッド）を一本化
重複・上限・順序をAdd/Updateの中で必ず守る

次の第20章は、この集合を使って **「明細の和＝合計」みたいな“部分と全体の整合性”**を守っていくよ➕🧾✨

0. この章のゴール🎯💖​

1. “集合が壊れる”と何が起きる？😱💥​

2. 集合の不変条件テンプレ3点セット🧺📌​

A) 重複禁止（Unique）🚫​

B) 上限（Limit）🧱​

C) 順序（Order）📚​

3. 守り方の結論：Listを“公開しない”🙅‍♀️🔒​

4. 例題：CartItems（同一商品は1行にまとめる）🛒✨​

不変条件（この章の主役）📜​

5. 実装してみよっ🧑‍💻🎀（C#）​

ここが偉いポイント🌟​

6. もう一段つよくするなら：Immutableコレクション❄️🧊​

7. テスト観点（ここ超だいじ）🧪✨​

8. 演習（手を動かすと一気に理解できるよ）✍️🎀​

演習1：上限を「合計数量」でも守る🔢🧱​

演習2：順序を「商品名順」固定にする📚✨​

演習3：重複の定義を変える🧩​

9. AIの使いどころ🤖💖（超相性いい！）​

10. まとめ🏁✨​