関心の分離がよくわからないので、AIさんに聞いてみた

関心の分離について調べてみた

関心の分離について聞くと、エドガー・W・ダイクストラの論文「On the role of scientific thought」を読めばよいとでてきました。

現代でも通じる話で、とても1974年とは思えないぐらいです。

コードが読みやすく、理解しやすいことは、ソフトウェア開発における多くの原則や手法の重要な目標のようです。
読み手がコードを理解するのに脳のワークメモリにおいておける量には限界があることに起因する課題なので、時代や技術の進歩に関係なく存在するテーマですね。

以下は、そのまとめです。思考のヒントになれば

システム開発における「関心の分離」とコードの意図の明確化：認知負荷を考慮したアーキテクチャ設計

概要

本記事では、システム開発における重要な概念である「関心の分離」と、コードの意図を明確にするための設計原則について議論します。特に、認知負荷の観点から、これらの原則がソフトウェアの可読性、保守性、開発効率に与える影響について考察します。

1. 関心の分離の概念と起源

「関心の分離」（Separation of Concerns: SoC）は、ソフトウェアを独立した複数の部分に分割し、各部分が特定の機能や責任のみを担当するように設計する概念です。この概念は、1974年にエドガー・W・ダイクストラが論文「On the role of scientific thought」で提唱したことに起源を持ちます。当初は計算機科学における科学的思考の重要性を示唆するものでしたが、ソフトウェア開発の複雑化に伴い、アーキテクチャ設計の基本的な原則として広く受け入れられるようになりました。

2. インターフェースと依存グラフ

インターフェースは、コンポーネント間の連携を抽象化し、依存関係を疎結合にすることで、関心の分離を促進します。依存グラフは、コード内のコンポーネント間の依存関係を可視化するツールであり、コードの複雑さを評価するために用いられます。依存グラフの複雑さは、開発者の認知負荷に直接影響するため、適切な設計によって依存関係を単純化することが重要です。

3. SOLID原則とコードの意図の明確化

SOLID原則は、オブジェクト指向プログラミングにおける設計原則であり、コードの可読性、保守性、柔軟性を高めることを目的とします。これらの原則に従うことで、各コンポーネントの役割と責任が明確になり、コードの意図を理解しやすくなります。

• 単一責任の原則 (Single Responsibility Principle: SRP):
  • クラスの責任を単一化することで、クラスの意図を明確にする。
• 開放/閉鎖の原則 (Open/Closed Principle: OCP):
  • 拡張性を高め、変更の影響範囲を局所化することで、コードの変更部分の意図を理解しやすくする。
• リスコフの置換原則 (Liskov Substitution Principle: LSP):
  • 派生クラスと基底クラスの互換性を維持することで、コードの意図を正確に伝える。
• インターフェース分離の原則 (Interface Segregation Principle: ISP):
  • インターフェースを役割ごとに分割することで、インターフェースの意図を明確にする。
• 依存性逆転の原則 (Dependency Inversion Principle: DIP):
  • 依存関係を抽象化することで、各モジュールの意図を理解しやすくする。

4. 認知負荷と抽象化

開発者の認知負荷は、コードの複雑さに大きく影響されます。人間のワークメモリには限界があるため、複雑なコードを理解するためには、適切な抽象化が不可欠です。ただし、過度な抽象化は逆効果になる場合もあるため、適切な抽象化のレベルを見つけることが重要です。

5. 関心の分離のトレードオフ

関心の分離は、システムの保守性や可読性を向上させるための有効な手段ですが、過度な適用は逆効果になる可能性があります。コンポーネントの過剰な分割は、システムの複雑性を増大させ、パフォーマンスの低下や開発コストの増加につながる場合があります。

6. 結論

システム開発において、「関心の分離」とコードの意図の明確化は、ソフトウェアの品質と開発効率を向上させるために不可欠な原則です。これらの原則を適用する際には、認知負荷を考慮し、適切な抽象化のレベルと、補完的な手段（ドキュメント、テストなど）を組み合わせることが重要です。

参考文献

• E.W.ダイクストラ,「On the role of scientific thought」
• ロバート・C・マーチン,『Clean Architecture 達人に学ぶソフトウェア構造と設計』
• ロバート・C・マーチン,『Clean Code アジャイルソフトウェア達人の技』