継承とコンポジションの使い分け

オブジェクト指向プログラミングにおいて、コードの再利用性と拡張性を高めるために継承とコンポジションという2つの手法がよく使われます。
特にコンポジションは、依存性の注入（Dependency Injection、DI）を活用することで、より柔軟で変更に強い設計を実現できます。

本記事では、継承とコンポジションの違いを具体的な例を交えて説明し、DIを活用したコンポジションの利点を解説します。

継承とは

継承は、あるクラス（親クラス）の機能や特性を別のクラス（子クラス）が引き継ぐことで、コードの再利用を実現する手法です。
子クラスは親クラスのメソッドや属性を継承し、必要に応じてそれらをオーバーライドすることができます。

具体的には、継承を使うことでコードの重複を避け、共通の機能を親クラスに集約できます。

class Vehicle:
    def __init__(self, make, model, year):
        self.make = make
        self.model = model
        self.year = year
    
    def start_engine(self):
        pass

class Car(Vehicle):
    def start_engine(self):
        return "Car engine started."

class Motorcycle(Vehicle):
    def start_engine(self):
        return "Motorcycle engine started."

car = Car("Toyota", "Camry", 2021)
motorcycle = Motorcycle("Honda", "CBR", 2022)

print(car.start_engine())  # 出力: Car engine started.
print(motorcycle.start_engine())  # 出力: Motorcycle engine started.

この例では、CarクラスとMotorcycleクラスがVehicleクラスを継承しています。
Vehicleクラスには、車両の基本的な属性（メーカー、モデル、年式）とstart_engineメソッドが定義されており、子クラスはこれらを継承しています。

子クラスでは、start_engineメソッドをオーバーライドして、車やバイクに固有の動作を定義しています。

コンポジションとDI

コンポジションは、クラスが他のクラスのインスタンスを持つことで機能を再利用する手法です。
これにより、柔軟な設計が可能となり、オブジェクトの振る舞いを動的に変更することができます。

コンポジションを実現する際に、依存性の注入（DI）を活用すると、より柔軟で変更に強い設計になります。

以下は、コンポジションとDIを使った例です。

class Engine:
    def start(self):
        pass

class GasolineEngine(Engine):
    def start(self):
        return "Gasoline engine started."

class ElectricEngine(Engine):
    def start(self):
        return "Electric engine started."

class Vehicle:
    def __init__(self, make, model, year, engine):
        self.make = make
        self.model = model
        self.year = year
        self.engine = engine
    
    def start_engine(self):
        return self.engine.start()

def create_vehicle(make, model, year, engine_type):
    if engine_type == "gasoline":
        engine = GasolineEngine()
    elif engine_type == "electric":
        engine = ElectricEngine()
    else:
        raise ValueError(f"Unknown engine type: {engine_type}")
    
    return Vehicle(make, model, year, engine)

car = create_vehicle("Toyota", "Camry", 2021, "gasoline")
motorcycle = create_vehicle("Honda", "CBR", 2022, "gasoline")
electric_car = create_vehicle("Tesla", "Model S", 2023, "electric")

print(car.start_engine())  # 出力: Gasoline engine started.
print(motorcycle.start_engine())  # 出力: Gasoline engine started.
print(electric_car.start_engine())  # 出力: Electric engine started.

この例では、VehicleクラスがEngineクラスのインスタンスを受け取るコンストラクタを持っています。
これにより、VehicleクラスはEngineクラスに依存せずに、外部からEngineのインスタンスを注入されます。

create_vehicle関数は、車両の種類に応じて適切なEngineのインスタンスを作成し、Vehicleクラスのコンストラクタに渡します。

DIを活用することで、以下のような利点が得られます。