テスト on 怠惰技術ブログ

Reducer パターンだけでゲーム状態を管理する：副作用ゼロのアーキテクチャ

Sat, 28 Mar 2026 14:00:00 +0900

Reducer パターンだけでゲーム状態を管理する：副作用ゼロのアーキテクチャ

概要

現代のフロントエンド開発において、Redux や React の useReducer を通じて「Reducer パターン」は広く浸透しました。しかし、このパターンを本格的なゲーム開発、特に複雑なロジックが絡み合う RPG やシミュレーションゲームに適用しようとすると、多くの開発者が「副作用」の壁にぶつかります。

「ダメージ計算に乱数を使いたい」「ゲーム内の経過時間を管理したい」「マスターデータを参照したい」……。

これらの要素を素直に実装すると、Reducer の外側にある状態や関数に依存してしまい、純粋関数としての美しさとテストのしやすさが失われてしまいます。

本記事では、すべての副作用を引数として注入し、gameReducer(state, action, masters, random) という純粋関数のみでゲームの全ロジックを完結させる「副作用ゼロ」のアーキテクチャについて解説します。

課題：なぜゲーム開発で Reducer は敬遠されるのか

一般的な Web アプリケーションの Reducer は単純です。「ボタンを押したらフラグを反転させる」「入力された文字列を状態に保存する」といった操作がメインだからです。

しかし、ゲームでは以下のような「非決定的な要素」や「巨大な静的データ」が頻繁に登場します。

1. 乱数 (Randomness) の扱い

クリティカルヒットの判定、モンスターのドロップアイテム、マップの自動生成など、ゲームは乱数の塊です。Reducer の中で Math.random() を呼んだ瞬間、その関数は「同じ入力に対して同じ出力を返す」という純粋性を失います。

2. 静的データ (Master Data) の参照

モンスターのステータス表、アイテムの定義、スキル効果など、ゲームには膨大な「変わらないデータ」があります。これを Reducer の外にあるグローバル変数から参照すると、テスト時にそのグローバル変数の状態も気にしなければならなくなります。

3. 時刻 (Time) と経過の管理

「3時間経過したらスタミナが回復する」「夜になるとモンスターが強くなる」といった時間依存の処理です。new Date() を Reducer で使うのは、乱数と同様に純粋性を破壊します。

4. 非同期処理 (Async/Fetch)

サーバーから最新のイベント情報を取得したり、セーブデータをロードしたりする処理です。Reducer は同期的に実行される必要があるため、非同期処理をそのまま中に書くことはできません。

OOP（オブジェクト指向）との比較

クラスベースの OOP では、player.attack(monster) のようにメソッドを呼び出します。これは直感的ですが、内部で this.hp -= damage のように状態を直接書き換えます（ミュータブル）。小規模なら良いですが、プロジェクトが大きくなり「攻撃時にスキルが発動し、その効果で回復し、さらにログに記録し……」と連鎖が始まると、どこで何が起きたかを追跡するのが不可能になります。

設計：副作用を「引数」に封じ込める

副作用を排除するための解決策はシンプルです。「必要なものはすべて外から渡す」、つまり依存性の注入 (DI) です。

乱数を interface で抽象化してゲームロジックをテスタブルにする

Sat, 28 Mar 2026 12:00:00 +0900

乱数を interface で抽象化してゲームロジックをテスタブルにする

概要

ゲーム開発において、「運」の要素は面白さを生む不可欠なスパイスです。クリティカルヒット、レアアイテムのドロップ、ダンジョンの自動生成など、多くの場面で乱数が使われます。

しかし、プログラミングの文脈において、乱数は「不確実性」そのものであり、ユニットテストの天敵です。本記事では、TypeScript を用いて乱数をインターフェースで抽象化し、テスト時に決定論的な（結果が予測可能な）挙動をさせる設計パターンについて解説します。

課題：`Math.random()` がもたらす「テスト不能」という病

もっとも素浦に実装すると、ゲームロジックの中で直接 Math.random() を呼び出すことになります。

// 直接 Math.random() を使う例
export class CombatService {
  calculateDamage(baseDamage: number, critRate: number): number {
    // 運が悪ければテストが落ちる
    if (Math.random() < critRate) {
      return baseDamage * 2;
    }
    return baseDamage;
  }
}

このコードをテストしようとすると、以下の問題に直面します。

非決定的 (Non-deterministic) なテスト: 同じ入力に対して、実行するたびに結果が変わる可能性があります。
境界値のテストが困難: 「クリティカル率 5% のとき、0.049 を引いたらクリティカル、0.051 を引いたら通常攻撃」という境界値の検証が運任せになります。
モックの乱立: vi.spyOn(Math, 'random') などでグローバルなオブジェクトを書き換える手法もありますが、並列テストで干渉したり、クリーンアップを忘れると他のテストに影響を与えたりと、脆いテストになりがちです。

設計：Port / Adapter パターンによる抽象化

この問題を解決するために、Dependency Inversion Principle (依存性逆転の原則) を適用します。

ロジックが「具体的な乱数生成器」に依存するのではなく、抽象的な「乱数提供インターフェース」に依存するように設計を変更します。

1. Port (Interface) の定義

ロジックが必要とする「乱数を得るための窓口」を定義します。

2. Adapter (Implementation) の実装

Production Adapter: 本番環境では Math.random() を使う。
Test Adapter: テスト環境では、事前に定義した値を返したり、シード値に基づいた再現性のある乱数を返す。

この設計にすることで、ロジック側は「誰がどうやって乱数を作っているか」を気にせず、「乱数がもらえること」だけを約束された状態になります。

テスト前提で設計したWebアプリのハンズオン - 読書管理アプリその2

Wed, 04 Mar 2026 02:00:00 +0900

前回のおさらい

その1では ValueObject・Policy・Entity を作った。ポイントは「フレームワークを一切使わないので、テストがただの関数呼び出しになる」という体験だった。

今回はいよいよ Service 層に入る。ここが設計の核心だ。 複数のクラスをまたぐフローを、DI（依存性の注入）を使って DB から切り離す。

今回追加したもの

src/
  domain/
    entity/
      User.ts              # 追加
      Review.ts            # 追加
    valueobject/
      UserName.ts          # 追加
      ReviewComment.ts     # 追加
  repository/
    BookRepository.ts      # 追加（Interface）
  service/
    BookShelfService.ts    # 追加

User と Review を追加する

まず Entity の準備。今回は単純なので ValueObject から作る。

UserName

export class UserName {
  constructor(public readonly value: string) {
    if (!value || value.trim().length === 0) {
      throw new Error("UserNameは空にできない");
    }
    if (value.length > 50) {
      throw new Error("UserNameは50文字以内");
    }
  }
}

trim() してから空チェックしているのがポイント。スペースだけのユーザー名を弾く。

ReviewComment

export class ReviewComment {
  constructor(public readonly value: string) {
    if (!value || value.trim().length === 0) {
      throw new Error("ReviewCommentは空にできない");
    }
    if (value.length > 1000) {
      throw new Error("ReviewCommentは1000文字以内");
    }
  }
}

User Entity

import { UserName } from "../valueobject/UserName";

export class User {
  constructor(
    public readonly id: string,
    public readonly name: UserName,
  ) {}
}

User 自体はシンプルだ。ロジックがない。ビジネスルールが増えれば changeXxx() メソッドが生える設計だが、今は id と name を持つだけでいい。

テスト前提で設計したWebアプリのハンズオン - 読書管理アプリその1

Wed, 04 Mar 2026 01:00:00 +0900

なぜこの記事を書いたか

動くものをまず作って、そこにテストを後付けしようとした。しかし、できなかった。

具体的にはこういう壁にぶつかった。

ModelなどのDB接続の切り替えがうまくいかない
Controllerをテストしようにもいろいろおかしくなる

悩んだ結果、気づいたことがある。そもそもそんなものは単体テストじゃない。 ロジックをControllerやModelに全部書いていたのが悪かった。

「じゃあ最初からそう書けばいいじゃないか」という話だが、それが難しい。雑魚プログラマにいきなりクリーンな設計はできない。

なので発想を逆にした。テスト前提でコードを書く。 テストが書けない場所にはロジックを書かない。それを体で覚えるために、今回のハンズオンを始めた。

方針

生成AIに実装ヒントと次のステップを教えてもらいながら、コードは自分で書く。

正直、コード自体はAIに書かせてもいいと思っている。ただ、設計の考え方は頭に入れる必要があるので、写経しながら理解を深めている。

テストする場所の原則はシンプルだ。

フレームワークで用意された便利クラスはテストしない
DBやAPIなど外界と接する場所はテストしない
自分で書いた純粋なTS部分だけをテストする

作るもの

読書レビューサイト。Todoアプリはビジネスロジックがほぼ存在しないのでテストの練習に向いていない。読書レビューサイトなら本の状態遷移（積読→読中→読了）などのルールが自然に生まれるので、テストの旨味がある。

技術スタック

Next.js
SQLite + Prisma
vitest

ディレクトリ構成

src/
  domain/
    entity/
    valueobject/
    policy/
  service/
  repository/

この構成の考え方は以下の通り。

層	役割
entity	概念そのもの（Book, User）
valueobject	値の制約を持つクラス（ISBN, Rating）
policy	ビジネスルールを切り出したクラス
service	複数クラスをまたぐフロー
repository	DBとのアダプタ（副作用をここに閉じ込める）

repositoryはCI4でいうModelに近い立ち位置だ。 ただし決定的な違いがある。CI4のModelはActiveRecordパターンでクラス自身がDBを知っているため切り離せないが、repositoryはInterfaceと実装を分けることで差し替え可能にする。これがDI（依存性の注入）の肝で、テスト時にMockに差し替えられる。

vitestのセットアップ

npm install -D vitest @vitejs/plugin-react vite-tsconfig-paths
npm install -D @testing-library/react @testing-library/jest-dom

vitest.config.ts

import { defineConfig } from 'vitest/config'
import react from '@vitejs/plugin-react'
import tsconfigPaths from 'vite-tsconfig-paths'

export default defineConfig({
    plugins: [react(), tsconfigPaths()],
    test: {
        environment: 'jsdom',
        globals: true,
        setupFiles: ['./src/test/setup.ts'],
    },
})

package.jsonのscriptsに追加。

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Reducer パターンだけでゲーム状態を管理する：副作用ゼロのアーキテクチャ

Reducer パターンだけでゲーム状態を管理する：副作用ゼロのアーキテクチャ

概要

課題：なぜゲーム開発で Reducer は敬遠されるのか

1. 乱数 (Randomness) の扱い

2. 静的データ (Master Data) の参照

3. 時刻 (Time) と経過の管理

4. 非同期処理 (Async/Fetch)

OOP（オブジェクト指向）との比較

設計：副作用を「引数」に封じ込める

乱数を interface で抽象化してゲームロジックをテスタブルにする

乱数を interface で抽象化してゲームロジックをテスタブルにする

概要

課題：Math.random() がもたらす「テスト不能」という病

設計：Port / Adapter パターンによる抽象化

1. Port (Interface) の定義

2. Adapter (Implementation) の実装

テスト前提で設計したWebアプリのハンズオン - 読書管理アプリ その2

前回のおさらい

今回追加したもの

User と Review を追加する

UserName

ReviewComment

User Entity

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なぜこの記事を書いたか

方針

作るもの

ディレクトリ構成

vitestのセットアップ

課題：`Math.random()` がもたらす「テスト不能」という病

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テスト前提で設計したWebアプリのハンズオン - 読書管理アプリその1