第7章: クラスの拡張と高度な設計

Dartのクラス設計は、単なる単一継承にとどまらず、柔軟で再利用性の高いコード構造を実現するための高度な機能を豊富に備えています。

すべてのクラスが暗黙的にインターフェースとして機能する「暗黙的インターフェース」、多重継承のメリットを安全に享受できる「Mixin（ミキシン）」、既存のSDKクラスに新しいメソッドを生やすことができる「拡張メソッド（Extension）」、そしてメソッドやプロパティを持てる「Enhanced Enum」などです。

この章では、Dartならではのオブジェクト設計のベストプラクティスを学びます。

extends（継承）と implements（インターフェース実装）の違い

Dartでは、すべてのクラスが自動的に 暗黙的インターフェース（Implicit Interface） を定義しています。これにより、任意のクラスを implements の対象として利用できます。

単一継承と暗黙的インターフェースの使い分け

• extends (単一継承): 親クラスの実装（コード）を引き継ぎます。
• implements (インターフェース実装): 親クラスの型シグネチャのみを引き継ぎ、全メソッドを自前で @override 再実装します（複数指定可能）。

class Animal {
  void speak() {
    print('動物が鳴きます');
  }
}

// 1. extends: 実装を引き継ぎオーバーライド
class Dog extends Animal {
  @override
  void speak() {
    print('ワンワン！');
  }
}

// 2. implements: 型のみ流用し全メソッドを自前実装
class RobotDog implements Animal {
  @override
  void speak() {
    print('ビープ！ワンワン (電子音)');
  }
}

void makeNoise(Animal animal) {
  animal.speak();
}

void main() {
  makeNoise(Dog());
  makeNoise(RobotDog());
}

ワンワン！
ビープ！ワンワン (電子音)

Mixin（mixin、with）による機能の注入

Mixin は、クラス階層に縛られることなく、複数のクラス間で実装コード（メソッドやプロパティ）を共有・注入するための仕組みです。

mixin キーワードで定義し、クラスに with キーワードで適用します。

// 1. ロギング機能を提供する Mixin
mixin Logger {
  void log(String message) {
    print('[LOG ${DateTime.now().hour}:${DateTime.now().minute}] $message');
  }
}

// 2. 永続化機能を提供する Mixin
mixin Serializable {
  Map<String, dynamic> toJson();
}

// クラスに with で複数の Mixin を合成
class AppUser with Logger, Serializable {
  final String name;
  AppUser(this.name);

  void login() {
    log('ユーザー $name がログインしました');
  }

  @override
  Map<String, dynamic> toJson() => {'name': name};
}

void main() {
  final user = AppUser('Alice');
  user.login();
  print('JSON: ${user.toJson()}');
}

[LOG 5:20] ユーザー Alice がログインしました
JSON: {name: Alice}

Extension（拡張メソッド）による既存クラスへの機能追加

Extension（拡張メソッド） を使うと、既存のクラス（Dartの組み込み型やサードパーティ製ライブラリのクラス）のソースコードを変更することなく、新しいメソッドやゲッター、演算子を追加できます。

構文は extension ExtensionName on TargetType { ... } です。

// String クラスに拡張メソッドを追加
extension StringExtensions on String {
  // ゲッター: 先頭文字を大文字にする
  String get capitalize {
    if (isEmpty) return this;
    return this[0].toUpperCase() + substring(1);
  }

  // メソッド: 安全に整数に変換する
  int? toIntOrNull() => int.tryParse(this);
}

void main() {
  String word = 'flutter';
  print('capitalize: ${word.capitalize}');

  String numStr = '42';
  print('toIntOrNull: ${numStr.toIntOrNull()}');
}

capitalize: Flutter
toIntOrNull: 42

高機能な列挙型（Enhanced Enum）

Dart 2.17以降の Enhanced Enum では、列挙型の各値にフィールド（値）、コンストラクタ、ゲッター、メソッドを持たせることができます。

単なる定数の列挙を超えて、型安全で表現力豊かなドメインモデルを簡潔に定義できます。

enum HttpStatus {
  ok(200, 'Success'),
  notFound(404, 'Not Found'),
  serverError(500, 'Internal Server Error');

  // フィールド
  final int code;
  final String description;

  // const コンストラクタ
  const HttpStatus(this.code, this.description);

  // ゲッター
  bool get isSuccess => code >= 200 && code < 300;

  // メソッド
  void log() {
    print('[$code] $description (成功: $isSuccess)');
  }
}

void main() {
  final status = HttpStatus.notFound;
  status.log();

  print('HttpStatus.ok isSuccess: ${HttpStatus.ok.isSuccess}');
}

[404] Not Found (成功: false)
HttpStatus.ok isSuccess: true

この章のまとめ

この章では、Dartの高度なオブジェクト指向設計機能について学びました。

• extends vs implements: extends は実装コードを引き継ぎ、implements は暗黙的インターフェースの型契約のみを満たす。
• Mixin (mixin, with): 継承階層とは直交して、複数クラスへ横断的な機能・振る舞いを注入する。
• Extension (extension on): 既存のクラスを変更することなく、便利メソッドやプロパティを外付けで拡張する。
• Enhanced Enum: フィールド、コンストラクタ、メソッドを持つ高機能な列挙型。

次の 第8章 では、Dart 3で導入された sealed, base, interface, final などの クラス修飾子 を使った厳密なドメインモデリングを学びます。

練習問題1: Mixinを用いたロギング機能の追加

イベントの発生ログを出力する PrintableLogger Mixin を作成し、クラスに適用してください。

1. mixin PrintableLogger を定義する。
   • メソッド void logEvent(String eventName) を持ち、'[${runtimeType}] イベント発生: $eventName' と出力する。
2. class OrderService with PrintableLogger を定義し、メソッド void checkout(String itemId) 内で logEvent('注文完了: $itemId') を呼び出す。
3. main() で OrderService のインスタンスを作成し、checkout('item_999') を実行する。

// ここにコードを書いてください

void main() {
  // ここで動作確認を行ってください
}

練習問題2: Extensionを用いた文字列ユーティリティ

String クラスに対して、特定の文字列操作を行う拡張メソッドを実装してください。

1. extension StringUtils on String を定義する。
   • ゲッター bool get isEmail: 文字列に @ と . が含まれているかを簡易判定する。
   • メソッド String mask({int visibleCount = 2}): 先頭から visibleCount 文字だけ残し、以降を * でマスクした文字列を返す（文字数が visibleCount 以下の場合はそのまま返す）。
2. main() で 'user@example.com' に対する isEmail の判定結果と、mask() によるマスク文字列（例: 'us**************'）を出力する。

// ここにコードを書いてください

void main() {
  // ここで動作確認を行ってください
}