target_reader: 大規模アプリケーションで`cel-go`の導入を検討し、名前空間の衝突やパッケージ分割などの現実的課題に直面しているGo開発者
objective: `cel-go`を用いたバリデーション機構を、名前衝突、パッケージ分割、値の正規化といった高度なシナリオに対応させるための設計パターンと思考過程を詳説する。

package main

// --- model/billing/address.go ---
// (パッケージが分かれていると仮定)
package billing
type Address struct {
	PostalCode   string
	Country      string
	CardLastFour string
}

// --- model/shipping/address.go ---
package shipping
type Address struct {
	PostalCode    string
	Country       string
	Instructions  string
}

// --- model/order.go ---
package model
import (
	"example.com/billing"
	"example.com/shipping"
)
type Order struct {
	OrderID         string
	BillingAddress  *billing.Address
	ShippingAddress *shipping.Address
}

// --- validator.go (アプリケーションのルート近く) ---
// (パッケージをインポートして利用)

func main() {
	// ... Validatorのセットアップ ...
	
	// Orderのバリデーションルール
	rules := []string{
		// Billing Addressのルール
		"order.BillingAddress.Country == 'JP'",
		"order.BillingAddress.CardLastFour.size() == 4",
		// Shipping Addressのルール
		"order.ShippingAddress.Country == 'JP'",
		"!has(order.ShippingAddress.Instructions) || order.ShippingAddress.Instructions.size() < 100",
	}

	// ... バリデーションの実行 ...
}

// validation/module.go
package validation

import "github.com/google/cel-go/cel"

type ValidationModule interface {
	// このモジュールがバリデーション対象とする型を返す
	GetTypes() []any
}

// billing/module.go
package billing

import "example.com/validation"

type BillingModule struct{}

func (m BillingModule) GetTypes() []any {
	// billingパッケージが公開する型
	return []any{&Address{}}
}

// shipping/module.go
package shipping

import "example.com/validation"

type ShippingModule struct{}

func (m ShippingModule) GetTypes() []any {
	// shippingパッケージが公開する型
	return []any{&Address{}}
}

// validator/factory.go
func NewValidator(size int, modules ...validation.ValidationModule) (*Validator, error) {
	var allTypes []any
	for _, m := range modules {
		allTypes = append(allTypes, m.GetTypes()...)
	}
	
	// トップレベルの型も追加
	allTypes = append(allTypes, &model.Order{})

	env, err := cel.NewEnv(
		cel.Types(allTypes...),
		// Orderを 'order' という変数名で利用可能にする
		cel.Variable("order", cel.ObjectType("model.Order")),
	)
	// ... (以下、キャッシュの設定など)
}

// main.go
func main() {
	// アプリケーション起動時に、各モジュールを集めてValidatorを構築
	validator, err := validation.NewValidator(
		100,
		billing.BillingModule{},
		shipping.ShippingModule{},
	)
	// ...
}

// validation/module.go
type ValidationModule interface {
	GetTypes() []any
	// このモジュールが提供するカスタム関数(EnvOption)を返す
	GetFunctions() []cel.EnvOption
}```

汎用的な文字列操作関数を提供する`common`モジュールを作成する。

```go
// common/module.go
package common

import (
    "strings"
    "github.com/google/cel-go/cel"
    "github.com/google/cel-go/common/types"
    "github.com/google/cel-go/common/types/ref"
)

type CommonModule struct{}

func (m CommonModule) GetTypes() []any { return nil }

func (m CommonModule) GetFunctions() []cel.EnvOption {
    // upper()関数を 'string.upper()' 形式で呼び出せるように登録
    upperFunc := cel.Function("upper",
        cel.MemberOverload("string_upper", []*cel.Type{cel.StringType}, cel.StringType,
            cel.UnaryBinding(func(val ref.Val) ref.Val {
                // Goのstrings.ToUpperを呼び出す
                s, ok := val.Value().(string)
                if !ok { return types.NewErr("invalid type for upper()") }
                return types.String(strings.ToUpper(s))
            }),
        ),
    )
    // (同様にlowerFuncも定義)
    return []cel.EnvOption{upperFunc /*, lowerFunc */}
}

// 以前のルール
// "addr.Country == 'JP' || addr.Country == 'US'"

// 新しいルール
// "addr.Country.upper() == 'JP' || addr.Country.upper() == 'US'"

// --- 最終的なコードの断片 ---
func ValidateOrder(v *Validator, order *model.Order) error {
    var errs []error
    
    // billing.Addressに対するルールセット
    billingRules := []string{
        "addr.PostalCode.size() > 0",
        // カスタム関数を利用
        "addr.Country.upper() == 'JP' || addr.Country.upper() == 'US'",
    }

    // shipping.Addressに対するルールセット
    shippingRules := []string{
        // ...
    }
    
    // ... ValidateAddressヘルパーを呼び出して検証 ...

    return errors.Join(errs...)
}

func main() {
	// 全モジュールを集約してValidatorを生成
	validator, _ := validation.NewValidator(
		100,
		common.CommonModule{},
		billing.BillingModule{},
		shipping.ShippingModule{},
	)

	// ...
	order := &model.Order{
		BillingAddress: &billing.Address{Country: "jp"}, // 小文字でもOK
		// ...
	}
	
	err := ValidateOrder(validator, order)
	// err は nil になるはず
}

target_reader: Goでモジュラーな大規模アプリケーションを構築し、`cel-go`を用いたバリデーションシステムの整合性とスケーラビリティを確保したいアーキテクトおよび開発者
objective: パッケージ分割された環境における型名の衝突問題を深く考察し、`cel-go`の環境構築をより明示的かつ堅牢にするためのファクトリパターンの改良案を、具体的なコードと共に提示する。

// 以前のアプローチ
var allTypes []any
for _, m := range modules {
    allTypes = append(allTypes, m.GetTypes()...)
}
env, err := cel.NewEnv(cel.Types(allTypes...))

// validation/module.go

// ValidationModuleは、自身の要件をcel.EnvOptionの形式で完全に記述する
type ValidationModule interface {
	// このモジュールが必要とするCEL環境オプションを返す
	GetEnvOptions() []cel.EnvOption
}

// --- パッケージのシミュレーション ---
package main

// --- billing/types.go ---
package billing 
type Address struct {
	PostalCode   string
	CardLastFour string
}

// --- shipping/types.go ---
package shipping
type Address struct {
	PostalCode   string
	Instructions string
}

// --- model/order.go ---
package model
import (
    "example.com/billing"
    "example.com/shipping"
)
type Order struct {
	OrderID         string
	BillingAddress  *billing.Address
	ShippingAddress *shipping.Address
}

// --- validation/module.go ---
package validation
import "github.com/google/cel-go/cel"
type ValidationModule interface {
	GetEnvOptions() []cel.EnvOption
}


// --- billing/module.go ---
package billing
import (
    "github.com/google/cel-go/cel"
    "github.com/google/cel-go/checker/decls"
    "example.com/validation"
)

type BillingModule struct{}

func (m BillingModule) GetEnvOptions() []cel.EnvOption {
	return []cel.EnvOption{
		// 1. Goの型をCEL環境に知らせる
		cel.Types(&Address{}),
		// 2. CEL式で使えるように型宣言を行う
		// これにより、'billing.Address'という名前で型を明示的に参照可能になる
		cel.Declarations(
			decls.NewObjectType("billing.Address", nil),
		),
	}
}

// --- shipping/module.go ---
package shipping
import (
    "github.com/google/cel-go/cel"
    "github.com/google/cel-go/checker/decls"
    "example.com/validation"
)

type ShippingModule struct{}

func (m ShippingModule) GetEnvOptions() []cel.EnvOption {
	return []cel.EnvOption{
		cel.Types(&Address{}),
		cel.Declarations(
			decls.NewObjectType("shipping.Address", nil),
		),
	}
}

// --- validator/factory.go ---
package validator

import (
    "github.com/google/cel-go/cel"
    lru "github.com/hashicorp/golang-lru"
    "example.com/model"
    "example.com/validation"
)

type Validator struct {
	env   *cel.Env
	cache *lru.Cache
}

func NewValidator(size int, modules ...validation.ValidationModule) (*Validator, error) {
	// すべてのモジュールからEnvOptionを収集する
	var opts []cel.EnvOption
	for _, m := range modules {
		opts = append(opts, m.GetEnvOptions()...)
	}

	// アプリケーションのトップレベルの型と変数のためのオプションも追加
	opts = append(opts,
		cel.Types(&model.Order{}),
		cel.Variable("order", cel.ObjectType("model.Order")),
	)

	// 収集したすべてのオプションで環境を生成
	env, err := cel.NewEnv(opts...)
	if err != nil {
		return nil, err
	}
	
	cache, err := lru.New(size)
	if err != nil {
		return nil, err
	}
	
	return &Validator{env: env, cache: cache}, nil
}

// --- アプリケーションコード ---

func main() {
    // ... validatorのセットアップ ...

    rules := []string{
        // 型チェック: order.BillingAddressが本当にbilling.Address型かを確認
        // この 'billing.Address' という名前が、モジュールによって明示的に宣言されたものである
        "order.BillingAddress.is(billing.Address)",
        
        // 型チェック: ShippingAddressの型を確認
        "order.ShippingAddress.is(shipping.Address)",
    }

    order := &model.Order{
        BillingAddress:  &billing.Address{PostalCode: "100-0001"},
        ShippingAddress: &shipping.Address{PostalCode: "T2P 2V6"},
    }

    // ... バリデーション実行 ...
    // このバリデーションは成功するはず
}

target_reader: Goアーキテクトおよびシニア開発者、特に大規模でモジュラーなシステムにおける設定の可視性とデバッグの容易性を重視する者
objective: `cel-go`を用いたバリデーションシステムのファクトリに、登録内容を走査・報告する「イントロスペクター」機構を導入する。これにより、どのモジュールが何を登録したかを明確に把握し、システムの透明性と保守性を劇的に向上させる設計パターンを提示する。

// 以前のアプローチの問題点
var opts []cel.EnvOption
for _, m := range modules {
    // optsの中身は不透明。何が登録されようとしているのか、
    // この時点では把握できない。
    opts = append(opts, m.GetEnvOptions()...)
}
env, err := cel.NewEnv(opts...)

// --- validation/registry.go ---
package validation

import (
	"fmt"
	"github.com/google/cel-go/cel"
	"github.com/google/cel-go/checker/decls"
	"reflect"
	"sort"
	"strings"
)

// Registryは、モジュールからの登録を受け付ける仲介者
type Registry struct {
	envOptions          []cel.EnvOption
	registeredTypes     map[string]reflect.Type
	registeredVariables map[string]string // name -> CEL Type Name
	registeredFunctions map[string][]string // name -> list of signatures
}

func NewRegistry() *Registry {
	return &Registry{
		registeredTypes:     make(map[string]reflect.Type),
		registeredVariables: make(map[string]string),
		registeredFunctions: make(map[string][]string),
	}
}

// RegisterNamedTypeは、Goの型をCELの特定の名前で登録する
func (r *Registry) RegisterNamedType(celName string, goType any) {
	// イントロスペクション用メタデータを記録
	r.registeredTypes[celName] = reflect.TypeOf(goType)

	// 環境構築用のオプションを追加
	r.envOptions = append(r.envOptions, cel.Types(goType))
	r.envOptions = append(r.envOptions, cel.Declarations(decls.NewObjectType(celName, nil)))
}

// RegisterVariableは、トップレベル変数を登録する
func (r *Registry) RegisterVariable(name, celTypeName string) {
	r.registeredVariables[name] = celTypeName
	r.envOptions = append(r.envOptions, cel.Variable(name, cel.ObjectType(celTypeName)))
}

// RegisterFunctionは、カスタム関数を登録する
func (r *Registry) RegisterFunction(opt cel.EnvOption, signature string) {
	// CELの関数名は複雑なため、シグネチャ文字列からパースして名前を抽出
	funcName := strings.Split(signature, "(")[0]
	r.registeredFunctions[funcName] = append(r.registeredFunctions[funcName], signature)
	r.envOptions = append(r.envOptions, opt)
}

// ValidationModuleは、Registryに自身を登録する
type ValidationModule interface {
	Register(registry *Registry)
}

// Introspectorは、構築された環境の情報を保持し、報告する
type Introspector struct {
	Types     map[string]reflect.Type
	Variables map[string]string
	Functions map[string][]string
}

// Reportは、登録内容のサマリーを文字列として生成する
func (i *Introspector) Report() string {
	var sb strings.Builder
	sb.WriteString("--- Validation Environment Introspection Report ---\n\n")

	// Types
	sb.WriteString("Registered Types:\n")
	typeNames := make([]string, 0, len(i.Types))
	for name := range i.Types {
		typeNames = append(typeNames, name)
	}
	sort.Strings(typeNames)
	for _, name := range typeNames {
		sb.WriteString(fmt.Sprintf("  - %-25s -> Go Type: %v\n", name, i.Types[name]))
	}

	// Variables
	sb.WriteString("\nRegistered Global Variables:\n")
	varNames := make([]string, 0, len(i.Variables))
	for name := range i.Variables {
		varNames = append(varNames, name)
	}
	sort.Strings(varNames)
	for _, name := range varNames {
		sb.WriteString(fmt.Sprintf("  - %-25s -> CEL Type: %s\n", name, i.Variables[name]))
	}

	// Functions
	sb.WriteString("\nRegistered Custom Functions:\n")
	funcNames := make([]string, 0, len(i.Functions))
	for name := range i.Functions {
		funcNames = append(funcNames, name)
	}
	sort.Strings(funcNames)
	for _, name := range funcNames {
		sb.WriteString(fmt.Sprintf("  - %s:\n", name))
		sort.Strings(i.Functions[name])
		for _, sig := range i.Functions[name] {
			sb.WriteString(fmt.Sprintf("    - %s\n", sig))
		}
	}

	sb.WriteString("\n--- End of Report ---\n")
	return sb.String()
}

// --- validator/factory.go ---

func NewValidator(size int, modules ...validation.ValidationModule) (*Validator, *validation.Introspector, error) {
	registry := validation.NewRegistry()

	// 各モジュールに自身を登録させる
	for _, m := range modules {
		m.Register(registry)
	}

	// 環境を生成
	env, err := cel.NewEnv(registry.envOptions...)
	if err != nil {
		return nil, nil, err
	}

	cache, err := lru.New(size)
	if err != nil {
		return nil, nil, err
	}
	
	validator := &Validator{env: env, cache: cache}

	// イントロスペクターを生成
	introspector := &validation.Introspector{
		Types:     registry.registeredTypes,
		Variables: registry.registeredVariables,
		Functions: registry.registeredFunctions,
	}

	return validator, introspector, nil
}


// --- billing/module.go ---
// (パッケージが分かれていると仮定)
package billing
import (
    "example.com/validation"
)
type BillingModule struct{}

func (m BillingModule) Register(registry *validation.Registry) {
	// 'billing.Address'という名前で、このパッケージのAddress型を登録
	registry.RegisterNamedType("billing.Address", &Address{})
}

// --- common/module.go ---
// (カスタム関数を提供するモジュール)
package common
import (
    "example.com/validation"
    "github.com/google/cel-go/cel"
    // ...
)
type CommonModule struct{}

func (m CommonModule) Register(registry *validation.Registry) {
	upperFuncOpt := cel.Function(/*...*/) // cel.Functionの定義
	// 人間が読めるシグネチャと共に登録
	registry.RegisterFunction(upperFuncOpt, "upper(string) -> string")
}

// --- アプリケーションのエントリーポイント ---
func main() {
    // order/module.go などを定義し、トップレベルの型を登録
    type OrderModule struct{}
    func (m OrderModule) Register(registry *validation.Registry) {
        registry.RegisterNamedType("model.Order", &model.Order{})
        registry.RegisterVariable("order", "model.Order")
    }

	// ファクトリを呼び出し、ValidatorとIntrospectorを両方受け取る
	validator, introspector, err := validation.NewValidator(
		100,
		common.CommonModule{},
		billing.BillingModule{},
		shipping.ShippingModule{},
        OrderModule{},
	)
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}

	// イントロスペクターを使って、構築された環境の内容をレポートする
	fmt.Println(introspector.Report())

	// これで、開発者は何が利用可能かを正確に把握した上で、
	// バリデーションルールの記述に進むことができる
	// validator.Validate(...)
}

--- Validation Environment Introspection Report ---

Registered Types:
  - billing.Address           -> Go Type: *billing.Address
  - model.Order               -> Go Type: *model.Order
  - shipping.Address          -> Go Type: *shipping.Address

Registered Global Variables:
  - order                     -> CEL Type: model.Order

Registered Custom Functions:
  - upper:
    - upper(string) -> string

--- End of Report ---

target_reader: Goの静的解析と動的設定を組み合わせ、次世代の型安全なバリデーションフレームワークの構築を目指すリード開発者およびアーキテクト
objective: Goのソースコードから静的解析によってバリデーションルールを抽出し、JSONとして外部化する。そのJSONをランタイムで読み込み、型レベルとフィールドレベルの両方の検証を動的に実行する、先進的なファクトリとモジュールの設計パターンを提示する。

// --- billing/types.go ---
package billing

// Addressは請求先住所情報を表す。
// 国が日本の場合は、郵便番号が必須である。
// @cel: self.Country != 'JP' || self.PostalCode != ''
type Address struct {
	// 請求先の郵便番号。ハイフンなし7桁。
	PostalCode string `validate:"cel:self.matches('^[0-9]{7}$')"`

	// 国コード。ISO 3166-1 alpha-2形式。
	// 大文字小文字は区別しない。
	Country string `validate:"required,cel:self.upper() in ['JP', 'US']"`
	
	// カード番号の下4桁。必須。
	CardLastFour string `validate:"required,cel:self.size() == 4"`
}

{
  "billing.Address": {
    "typeRules": [
      "self.Country != 'JP' || self.PostalCode != ''"
    ],
    "fieldRules": {
      "PostalCode": [
        "self.matches('^[0-9]{7}$')"
      ],
      "Country": [
        "self != nil && self != ''",
        "self.upper() in ['JP', 'US']"
      ],
      "CardLastFour": [
        "self != nil && self != ''",
        "self.size() == 4"
      ]
    }
  }
}

// --- validation/rules.go ---
package validation

import (
	"encoding/json"
	"os"
)

// ValidationRuleSetは、単一の型に対するルールをカプセル化する
type ValidationRuleSet struct {
	TypeRules  []string            `json:"typeRules"`
	FieldRules map[string][]string `json:"fieldRules"`
}

// RuleProviderは、自身のドメインのルールセットを提供する
type RuleProvider interface {
	GetRuleSets() (map[string]ValidationRuleSet, error)
}

// --- billing/module.go ---
package billing

import "example.com/validation"

type BillingModule struct{
    RuleFilePath string
}

func (m BillingModule) GetRuleSets() (map[string]validation.ValidationRuleSet, error) {
    bytes, err := os.ReadFile(m.RuleFilePath)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    var rules map[string]validation.ValidationRuleSet
    if err := json.Unmarshal(bytes, &rules); err != nil {
        return nil, err
    }
    return rules, nil
}

// --- validator/validator.go ---
package validator

import (
	"fmt"
	"reflect"
	"strings"

	"github.com/google/cel-go/cel"
	// ...
)

type Validator struct {
	env             *cel.Env
	programCache    *lru.Cache // CELプログラムのキャッシュは引き続き有効
	rulesByTypeName map[string]validation.ValidationRuleSet
}

func NewValidator(providers ...validation.RuleProvider) (*Validator, error) {
	// ... cel.Envのセットアップ ...
	// カスタム関数(matches, upperなど)を登録する必要がある

	allRules := make(map[string]validation.ValidationRuleSet)
	for _, p := range providers {
		rules, err := p.GetRuleSets()
		if err != nil { return nil, err }
		for typeName, ruleSet := range rules {
			allRules[typeName] = ruleSet
		}
	}
	// ...
	return &Validator{env: env, rulesByTypeName: allRules, ...}, nil
}

// Validateは、オブジェクトを受け取り、登録されたルールに基づいて検証する
func (v *Validator) Validate(obj any) error {
	var allErrors []error
	
	val := reflect.ValueOf(obj)
	if val.Kind() == reflect.Ptr {
		val = val.Elem()
	}
	if val.Kind() != reflect.Struct {
		return errors.New("input must be a struct or a pointer to a struct")
	}
	
	// リフレクションで完全な型名を取得 (例: "example.com/billing.Address")
	// これをルールマップのキーに合わせる必要がある (例: "billing.Address")
	fullTypeName := val.Type().PkgPath() + "." + val.Type().Name()
    typeName := simplifyTypeName(fullTypeName) // ヘルパー関数で整形

	ruleSet, ok := v.rulesByTypeName[typeName]
	if !ok {
		return nil // この型に対するルールは登録されていない
	}

	// 1. 型レベルのルールを評価
	for _, rule := range ruleSet.TypeRules {
		// ... prg, err := v.getProgram(rule) ...
		out, _, err := prg.Eval(map[string]any{"self": obj})
		if !isValid {
			allErrors = append(allErrors, fmt.Errorf("type validation failed for %s: %s", typeName, rule))
		}
	}

	// 2. フィールドレベルのルールを評価
	for fieldName, rules := range ruleSet.FieldRules {
		fieldVal := val.FieldByName(fieldName)
		if !fieldVal.IsValid() { continue }

		for _, rule := range rules {
            // ... prg, err := v.getProgram(rule) ...
			out, _, err := prg.Eval(map[string]any{"self": fieldVal.Interface()})
			if !isValid {
				allErrors = append(allErrors, fmt.Errorf("field validation failed for %s.%s: %s", typeName, fieldName, rule))
			}
		}
	}

	return errors.Join(allErrors...)
}

// --- main.go ---
func main() {
    // 各モジュールのルールプロバイダーを初期化
	billingProvider := &billing.BillingModule{RuleFilePath: "./billing/rules.json"}
	// ... 他のプロバイダー ...

	// Validatorを生成
	validator, err := validator.NewValidator(billingProvider)
	if err != nil { log.Fatal(err) }

	// バリデーションの実行
	addr := &billing.Address{
		PostalCode: "123456", // ルール違反 (7桁でない)
		Country: "jp",         // OK (upper()で正規化される)
		CardLastFour: "123",    // ルール違反 (4桁でない)
	}

    // 型レベルのルールもチェックされる
    // addr.Countryは'JP'だが、PostalCodeが空でないので型ルールはパスする

	err = validator.Validate(addr)
	if err != nil {
		// 複数のエラーがまとめて報告される
		fmt.Printf("Validation failed:\n%v\n", err)
	}
}

Validation failed:
field validation failed for billing.Address.PostalCode: self.matches('^[0-9]{7}$')
field validation failed for billing.Address.CardLastFour: self.size() == 4