概要

Builder（ビルダー）パターンは、
複雑な構造を持つオブジェクトの生成処理を、段階的かつ分離された構造で提供するデザインパターンである。

生成処理を構成要素ごとに分け、読みやすく保守性の高いAPIで組み立てられるようにするのが目的。
オブジェクトの生成順序、依存性、初期状態をコード上に明示的に表現できる。

1. なぜBuilderが必要か？

❌ コンストラクタで引数が増えすぎて可読性が低下

user = User("taro", 30, "tokyo", "engineer", "developer", True, False)

→ 引数の意味が不明、可読性とメンテナンス性に問題がある

✅ Builderを使って意図を明示しながら構築

user = (
    UserBuilder()
    .set_name("taro")
    .set_age(30)
    .set_location("tokyo")
    .set_job("engineer")
    .build()
)

→ 各ステップで意味が明確な、流れるようなオブジェクト生成が可能に

2. 基本構造

✅ Product（構築対象のオブジェクト）

class User:
    def __init__(self, name="", age=0, location="", job=""):
        self.name = name
        self.age = age
        self.location = location
        self.job = job

    def __str__(self):
        return f"{self.name} ({self.age}) - {self.location} / {self.job}"

✅ Builderクラス

class UserBuilder:
    def __init__(self):
        self._user = User()

    def set_name(self, name):
        self._user.name = name
        return self

    def set_age(self, age):
        self._user.age = age
        return self

    def set_location(self, location):
        self._user.location = location
        return self

    def set_job(self, job):
        self._user.job = job
        return self

    def build(self):
        return self._user

✅ 使用例

user = (
    UserBuilder()
    .set_name("Hanako")
    .set_age(28)
    .set_location("Osaka")
    .set_job("Designer")
    .build()
)

print(user)

出力:

Hanako (28) - Osaka / Designer

3. Python的応用：辞書やJSON構造を段階的に組み立てる

class QueryBuilder:
    def __init__(self):
        self._query = {}

    def filter(self, key, value):
        self._query[key] = value
        return self

    def sort(self, field):
        self._query["sort"] = field
        return self

    def limit(self, n):
        self._query["limit"] = n
        return self

    def build(self):
        return self._query

query = QueryBuilder().filter("status", "active").limit(10).build()
print(query)

出力:

{'status': 'active', 'limit': 10}

4. 実務ユースケース

✅ 複雑なフォームデータの組み立て

→ 途中でバリデーションや補完を加えつつ段階的に構築

✅ DSL的なクエリビルダー（SQL, GraphQL, MongoDB等）

→ 構文木を段階的に積み上げて安全に組み立てる

✅ 大量設定を伴うUI部品の生成

→ スタイル・レイアウト・イベントを一貫した構文で設定可能

✅ テスト用のダミーデータファクトリ

→ 様々な属性を柔軟に組み合わせたオブジェクト生成が可能

5. よくある誤用と対策

❌ Builderで生成するオブジェクトの責務が曖昧

→ ✅ Builderは構築専用、ロジックはProductに持たせる

❌ ステップが固定されており順序変更できない

→ ✅ ステップは任意順・任意数で実行可能に設計する

❌ build() でバリデーションせずに不完全なオブジェクトを返す

→ ✅ 最終段階で一貫性チェックを挟む

結語

Builderパターンとは、“設計図をもとに、順を追って構造を組み立てる柔らかな生成技法”である。

大量の属性や依存性を持つオブジェクトを、段階的かつ明示的に構築
引数の羅列による曖昧さを避け、可読性・拡張性・保守性を向上
Pythonではメソッドチェーンやデフォルト引数を駆使し、洗練されたDSLのような生成コードを記述可能

Pythonicとは、“わかりやすく、流れるように意図を示す構造を持つこと”。
Builderパターンはその意図と構築の過程を、コードに優雅に刻む設計技法である。