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第11章　State（状態）と合成：if地獄を減らす🚦🙂

この章は「状態が増えるほど、if/switch が増えてツラくなる問題」を、合成（Composition）でスッキリ解決する入口だよ〜🧩💡 State パターンは「オブジェクトの状態によって振る舞いが変わる」のを、クラス分割で扱いやすくする考え方だよ（まるで“クラスが変わった”みたいに見える、って説明されることが多い✨） (リファクタリング・グル )

今日のゴール🎯✨​

  • ✅ if/switch が増える理由を、体験でわかる
  • ✅ 「状態」「イベント」「遷移（せんい）」を、表で整理できる🗺️
  • ✅ State（状態オブジェクト）に分けて、合成で差し替える形にできる🧩
  • ✅ **禁止遷移（ありえない操作）**をコードで守れる🛑
  • ✅ テストがラクになる感覚もつかむ✅⚡

題材：注文（Order）の状態📦🛒​

よくあるやつ！注文って状態が増えがちだよね〜🙂

  • 下書き（Draft）📝
  • 確定（Confirmed）✅
  • 発送（Shipped）🚚
  • 配達完了（Delivered）📬
  • キャンセル（Cancelled）❌

まずは “if/switch 地獄” の例😇🔥（わざとツラくする）​

「enum + switch」で始めると、最初はラク。…でも状態が増えると急にキツい😵‍💫

public enum OrderStatus
{
    Draft,
    Confirmed,
    Shipped,
    Delivered,
    Cancelled
}

public sealed class Order
{
    public OrderStatus Status { get; private set; } = OrderStatus.Draft;

    public void Confirm()
    {
        switch (Status)
        {
            case OrderStatus.Draft:
                Status = OrderStatus.Confirmed;
                return;
            default:
                throw new InvalidOperationException($"Confirmできない状態: {Status}");
        }
    }

    public void Ship()
    {
        switch (Status)
        {
            case OrderStatus.Confirmed:
                Status = OrderStatus.Shipped;
                return;
            default:
                throw new InvalidOperationException($"Shipできない状態: {Status}");
        }
    }

    public void Deliver()
    {
        switch (Status)
        {
            case OrderStatus.Shipped:
                Status = OrderStatus.Delivered;
                return;
            default:
                throw new InvalidOperationException($"Deliverできない状態: {Status}");
        }
    }

    public void Cancel()
    {
        switch (Status)
        {
            case OrderStatus.Draft:
            case OrderStatus.Confirmed:
                Status = OrderStatus.Cancelled;
                return;
            default:
                throw new InvalidOperationException($"Cancelできない状態: {Status}");
        }
    }
}

ここがツラくなるポイント😵‍💫💥​

  • 😭 操作ごとに switch が散らばる（Confirm/Ship/Cancel…全部）
  • 😭 新しい状態を追加すると、あちこちの switch を修正
  • 😭 ルール（禁止遷移）が増えるほど、例外・分岐が増殖🌱➡️🌳
  • 😭 状態別の処理（通知、課金、在庫…）が混ざってくる🧨

状態遷移を “表” で整理🗺️✨（ここ超大事！）​

State Transition

まず設計をラクにするコツはこれ👇 **「状態（State）」「イベント（操作）」「次の状態」**を表にしちゃう😊

今の状態Confirm ✅Ship 🚚Deliver 📬Cancel ❌
Draft 📝Confirmed✖✖Cancelled
Confirmed ✅✖Shipped✖Cancelled
Shipped 🚚✖✖Delivered✖
Delivered 📬✖✖✖✖
Cancelled ❌✖✖✖✖

✖ は「禁止遷移」🛑（ここをコードで守りたい！）

🤖AI活用：この表、AIに作らせると速いよ！ 例：「注文の状態を Draft/Confirmed/Shipped/Delivered/Cancelled として、Confirm/Ship/Deliver/Cancel の遷移表を作って。禁止遷移も明記して」

解決方針：状態を “クラス” にする🚦➡️🧩​

State Pattern

State パターンの超ざっくりイメージ👇

  • Order は「いまの状態オブジェクト」を 持つ（合成） 🧩
  • Order の操作は「状態オブジェクトに委譲」💁‍♀️
  • 状態ごとに「できる/できない」「次の状態」を閉じ込める📦

実装してみよう🛠️✨（Stateオブジェクト版）​

1) 状態インターフェースを作る🔌🙂​

public interface IOrderState
{
    string Name { get; }
    void Confirm(Order order);
    void Ship(Order order);
    void Deliver(Order order);
    void Cancel(Order order);
}

2) Order（本体）は “委譲するだけ” に寄せる🧩✨​

public sealed class Order
{
    private IOrderState _state;

    public Order()
    {
        _state = new DraftState();
    }

    public string StatusName => _state.Name;

    // 状態変更はここだけに集約🎯
    internal void ChangeState(IOrderState newState)
        => _state = newState;

    public void Confirm() => _state.Confirm(this);
    public void Ship() => _state.Ship(this);
    public void Deliver() => _state.Deliver(this);
    public void Cancel() => _state.Cancel(this);
}

ポイント🎯

  • Order は「状態を持つ」だけ（合成）🧩
  • 「どう振る舞うか」は状態クラス側へ🚦✨
  • ChangeState を internal にして、勝手に外から変えにくくする🛡️

3) 状態クラスを作る🚦✨（禁止遷移もここ！）​

Draft 📝​

public sealed class DraftState : IOrderState
{
    public string Name => "Draft";

    public void Confirm(Order order) => order.ChangeState(new ConfirmedState());

    public void Cancel(Order order) => order.ChangeState(new CancelledState());

    public void Ship(Order order) => throw new InvalidOperationException("Draftでは発送できません🛑");
    public void Deliver(Order order) => throw new InvalidOperationException("Draftでは配達完了にできません🛑");
}

Confirmed ✅​

public sealed class ConfirmedState : IOrderState
{
    public string Name => "Confirmed";

    public void Ship(Order order) => order.ChangeState(new ShippedState());

    public void Cancel(Order order) => order.ChangeState(new CancelledState());

    public void Confirm(Order order) => throw new InvalidOperationException("すでに確定済みです🛑");
    public void Deliver(Order order) => throw new InvalidOperationException("Confirmedでは配達完了にできません🛑");
}

Shipped 🚚​

public sealed class ShippedState : IOrderState
{
    public string Name => "Shipped";

    public void Deliver(Order order) => order.ChangeState(new DeliveredState());

    public void Confirm(Order order) => throw new InvalidOperationException("発送後に確定はできません🛑");
    public void Ship(Order order) => throw new InvalidOperationException("すでに発送済みです🛑");
    public void Cancel(Order order) => throw new InvalidOperationException("発送後のキャンセルは不可です🛑");
}

Delivered / Cancelled（終端）🏁​

public sealed class DeliveredState : IOrderState
{
    public string Name => "Delivered";

    public void Confirm(Order order) => throw new InvalidOperationException("配達完了後は操作できません🛑");
    public void Ship(Order order) => throw new InvalidOperationException("配達完了後は操作できません🛑");
    public void Deliver(Order order) => throw new InvalidOperationException("配達完了後は操作できません🛑");
    public void Cancel(Order order) => throw new InvalidOperationException("配達完了後は操作できません🛑");
}

public sealed class CancelledState : IOrderState
{
    public string Name => "Cancelled";

    public void Confirm(Order order) => throw new InvalidOperationException("キャンセル後は操作できません🛑");
    public void Ship(Order order) => throw new InvalidOperationException("キャンセル後は操作できません🛑");
    public void Deliver(Order order) => throw new InvalidOperationException("キャンセル後は操作できません🛑");
    public void Cancel(Order order) => throw new InvalidOperationException("すでにキャンセル済みです🛑");
}

使ってみる🧪✨​

var order = new Order();
Console.WriteLine(order.StatusName); // Draft

order.Confirm();
Console.WriteLine(order.StatusName); // Confirmed

order.Ship();
Console.WriteLine(order.StatusName); // Shipped

order.Deliver();
Console.WriteLine(order.StatusName); // Delivered

これで何が嬉しいの？🥳🎁​

  • ✅ 状態ごとのルールが そのクラスに閉じる（散らばらない）📦
  • ✅ ある状態を直しても、他の状態への影響が小さい🛡️
  • ✅ 「新しい状態の追加」がやりやすい（クラス追加が中心）🧩
  • ✅ Order 本体がスッキリ（合成して委譲するだけ）🧼✨

よくある落とし穴⚠️😵‍💫（回避しよ！）​

落とし穴1：状態クラスが“便利屋”になる🧰💥​

→ 状態に入れるのは「状態によって変わる振る舞い」だけ！ （DB保存とか、通知の送信とか、別の部品に任せるのが基本だよ🧩）

落とし穴2：遷移がどこで起きるか分からなくなる🌀​

→ ChangeState は Order に集約🎯 → 状態クラスは「いつ・どれに変えるか」だけ責任を持つ🚦

ちょい実践：状態で “副作用” が起きる例📣💳（超ミニ）​

「Confirmed になったら通知したい」みたいなやつね🙂 これは 状態が依存する部品（通知）を注入して使う形がキレイ🧩🎁 （第8〜10章のDI/Strategyの流れがここで効くよ〜！）

イメージだけ置いとくね👇（説明は軽め）

public interface INotifier { void Notify(string message); }

public sealed class ConfirmedState : IOrderState
{
    private readonly INotifier _notifier;
    public ConfirmedState(INotifier notifier) => _notifier = notifier;

    public string Name => "Confirmed";

    public void Ship(Order order) => order.ChangeState(new ShippedState());

    public void Cancel(Order order) => order.ChangeState(new CancelledState());

    public void Confirm(Order order) => throw new InvalidOperationException("すでに確定済みです🛑");
    public void Deliver(Order order) => throw new InvalidOperationException("Confirmedでは配達完了にできません🛑");
}

テストがラクになるご褒美🍬✅（ミニ体験）​

Stateパターンだと「この状態でこの操作したらこうなる」が 素直にテストできるよ🙂✨

using Xunit;

public class OrderStateTests
{
    [Fact]
    public void Draft_can_confirm()
    {
        var order = new Order();
        order.Confirm();
        Assert.Equal("Confirmed", order.StatusName);
    }

    [Fact]
    public void Shipped_cannot_cancel()
    {
        var order = new Order();
        order.Confirm();
        order.Ship();

        Assert.Throws<InvalidOperationException>(() => order.Cancel());
    }
}

🤖AI活用： 「この状態遷移のテストケースを10個出して。境界（禁止遷移）多めで！」って頼むと捗るよ🧪✨

🤖AI活用プロンプト集（コピペOK）🧠💬​

  • 「注文の状態遷移表を作って。禁止遷移も入れて、表形式で」
  • 「Stateパターンで、Order/Stateインターフェース/各Stateクラスの雛形を出して」
  • 「この設計で“責務が混ざってる臭い”がする場所を指摘して」
  • 「テストケース案を列挙して。正常系と禁止遷移を半々で」
  • 「例外メッセージをユーザー向けに分かりやすくして（短め＆日本語）」

いつ State を使う？判断のコツ🎯🙂​

State が効くサイン✅​

  • 状態が増えた/増えそう🌱
  • if/switch が増殖してきた🔥
  • 「この状態ではこの操作禁止」が多い🛑
  • 状態によって同じ操作の意味が変わる🔁

逆に、やりすぎ注意のサイン⚠️​

  • 状態が2〜3個で固定っぽい🙂
  • ルールがほぼ増えない → その場合は enum + switch のままでも全然OKだよ🙆‍♀️

おまけ：C# 14 で “読みやすさ” をちょい足し🍬✨​

C# 14 は .NET 10 と一緒に来ていて、**extension members（拡張メンバー）**みたいな新機能も入ってるよ（拡張プロパティも書ける！） (Microsoft Learn) これを使うと、状態チェックを自然な名前で書けたりする🙂

例（超ミニ）👇

public static class OrderExtensions
{
    extension(Order order)
    {
        public bool IsFinished => order.StatusName is "Delivered" or "Cancelled";
    }
}

// 使い方:
var order = new Order();
if (!order.IsFinished) { /* まだ処理できる */ }

まとめ🌈✨​

  • 「状態が増える」＝ if/switch が増えやすい😇🔥
  • State は 状態ごとのルールをクラスに閉じ込める🚦📦
  • Order は 状態オブジェクトを合成して委譲する🧩💁‍♀️
  • 禁止遷移をコードで守れるから、事故が減る🛑✨
  • テストも気持ちよくなる🍬✅

ミニ宿題📮🙂​

「返品（Returned）↩️」を追加してみて！

  • Delivered → Returned はOK
  • Returned → Refund（返金）💴 を追加してもOK
  • それ以外は基本禁止🛑 最後に「遷移表」を更新して、Stateクラスに反映してね🗺️✨