概要

State（ステート）パターンは、
オブジェクトの内部状態が変化したときに、振る舞い（メソッドの実装）も変化するような構造を実現するためのパターンである。

これにより、状態ごとのロジックを明示的にクラスに分離し、
条件分岐のない柔らかな状態遷移を構築できる。

1. なぜStateパターンが必要か？

❌ 巨大なif-else構文による状態管理

def handle(state):
    if state == "idle":
        ...
    elif state == "running":
        ...

→ 状態が増えるたびに分岐が肥大化し、保守性が崩壊

✅ 状態ごとにクラスを分け、動的に状態を切り替える

context.set_state(RunningState())
context.request()  # 状態ごとの挙動

→ 状態ロジックの局所化・追加・切り替えが柔軟に

2. 基本構造

✅ Stateインターフェース

class State:
    def handle(self, context):
        raise NotImplementedError

✅ 具体的な状態クラス

class IdleState(State):
    def handle(self, context):
        print("現在: 待機中 → 実行状態へ遷移")
        context.set_state(RunningState())

class RunningState(State):
    def handle(self, context):
        print("現在: 実行中 → 待機状態へ遷移")
        context.set_state(IdleState())

✅ Context（状態を持つ本体）

class Context:
    def __init__(self, state: State):
        self._state = state

    def set_state(self, state: State):
        self._state = state

    def request(self):
        self._state.handle(self)

✅ 使用例

ctx = Context(IdleState())
ctx.request()  # 待機中 → 実行中
ctx.request()  # 実行中 → 待機中

3. Python的応用：状態を辞書でマップして柔軟に遷移

class TrafficLight:
    def __init__(self):
        self._state = "red"
        self._transitions = {
            "red": self._to_green,
            "green": self._to_yellow,
            "yellow": self._to_red
        }

    def change(self):
        self._transitions[self._state]()

    def _to_green(self):
        print("赤 → 緑")
        self._state = "green"

    def _to_yellow(self):
        print("緑 → 黄")
        self._state = "yellow"

    def _to_red(self):
        print("黄 → 赤")
        self._state = "red"

light = TrafficLight()
light.change()
light.change()
light.change()

→ 小規模状態機械に対する関数ベース実装も可能

4. 実務ユースケース

✅ UIやフロントエンドの状態制御

→ 編集・保存・読み取りなどのモード切替を状態として管理

✅ ゲーム開発におけるエンティティの状態遷移

→ 立ち・攻撃・被弾・死亡などの状態ごとの振る舞いを定義

✅ ワークフロー・フェーズ進行管理

→ 承認フローやプロセスの状態に応じた処理の切り替え

✅ IoT制御・ロボティクスの状態機械

→ 状態が明確に定義される物理デバイスの制御ロジック構築

5. よくある誤用と対策

❌ 状態クラスに過剰な責務を持たせる

→ ✅ 状態クラスは状態の振る舞いのみに責任を持たせる

❌ 状態の変更を外部から自由に行う

→ ✅ context.set_state() は明示的に制御された経路のみ許可

❌ Contextクラスが状態を意識しすぎている

→ ✅ request() のみ呼び出せばよい設計にし、状態ごとの詳細は隠蔽

結語

Stateパターンとは、“状態ごとに振る舞いを封じ込め、システムの秩序と柔軟性を保つ設計技法”である。

状態をクラスに昇格させることで、条件分岐からの解放と構造化を両立
状態の追加・変更を局所的に完結させ、可読性・保守性を最大化
Pythonではクラス/辞書/関数ベースいずれのアプローチも取り得るため、規模と柔軟性に応じた選択が可能

Pythonicとは、“状態の変化を、条件ではなく構造で表現する”ことであり、
Stateパターンはその変化の秩序を、柔らかく、かつ強靭にコードへ刻むための知的構造である。