～Component Model統合とデータ交換～

第20回：WITとシリアライゼーション

～Component Model統合とデータ交換～

はじめに

WebAssembly Interface Types (WIT) とシリアライゼーションを組み合わせた、効率的なクロスプラットフォームデータ交換の実装について解説します。

Component Model統合

// WITコンポーネントインターフェース
pub trait WitComponent {
    type Input;
    type Output;
    
    fn name(&self) -> &str;
    fn version(&self) -> Version;
    
    fn process(&self, input: Self::Input) -> Result<Self::Output>;
}

// コンポーネントマネージャー
pub struct ComponentManager {
    components: HashMap<ComponentId, Box<dyn WitComponent>>,
    serializer: WitSerializer,
    validator: ComponentValidator,
}

impl ComponentManager {
    pub fn register_component<C: WitComponent + 'static>(
        &mut self,
        component: C,
    ) -> Result<ComponentId> {
        // コンポーネントの検証
        self.validator.validate_component(&component)?;
        
        let id = ComponentId::new();
        self.components.insert(id, Box::new(component));
        
        Ok(id)
    }
    
    pub async fn call_component<I, O>(
        &self,
        id: ComponentId,
        input: I,
    ) -> Result<O>
    where
        I: WitSerialize,
        O: WitDeserialize,
    {
        let component = self.components.get(&id)
            .ok_or(Error::ComponentNotFound)?;
            
        // 入力のシリアライズ
        let serialized_input = self.serializer.serialize(&input)?;
        
        // コンポーネントの実行
        let result = component.process(serialized_input)?;
        
        // 出力のデシリアライズ
        self.serializer.deserialize(result)
    }
}

カスタムシリアライザ

// WITシリアライザ
pub struct WitSerializer {
    type_registry: TypeRegistry,
    encoders: HashMap<TypeId, Box<dyn WitEncoder>>,
    decoders: HashMap<TypeId, Box<dyn WitDecoder>>,
}

impl WitSerializer {
    pub fn serialize<T: WitSerialize>(&self, value: &T) -> Result<Vec<u8>> {
        let mut buffer = Vec::new();
        
        // 型情報の書き込み
        self.write_type_info::<T>(&mut buffer)?;
        
        // エンコーダーの取得と実行
        let encoder = self.get_encoder::<T>()?;
        encoder.encode(value, &mut buffer)?;
        
        Ok(buffer)
    }
    
    pub fn deserialize<T: WitDeserialize>(&self, data: Vec<u8>) -> Result<T> {
        let mut reader = std::io::Cursor::new(data);
        
        // 型情報の検証
        self.verify_type_info::<T>(&mut reader)?;
        
        // デコーダーの取得と実行
        let decoder = self.get_decoder::<T>()?;
        decoder.decode(&mut reader)
    }
}

// カスタムエンコーダー/デコーダー
pub trait WitEncoder: Send + Sync {
    fn encode<W: std::io::Write>(
        &self,
        value: &dyn Any,
        writer: &mut W,
    ) -> Result<()>;
}

pub trait WitDecoder: Send + Sync {
    fn decode<R: std::io::Read>(
        &self,
        reader: &mut R,
    ) -> Result<Box<dyn Any>>;
}

相互運用性

// 相互運用レイヤー
pub struct InteropLayer {
    platform_adapters: HashMap<PlatformId, Box<dyn PlatformAdapter>>,
    conversion_rules: ConversionRuleSet,
}

impl InteropLayer {
    pub async fn convert_data<From, To>(
        &self,
        data: From,
        source_platform: PlatformId,
        target_platform: PlatformId,
    ) -> Result<To>
    where
        From: WitSerialize,
        To: WitDeserialize,
    {
        // プラットフォーム間の変換ルールを取得
        let rules = self.conversion_rules.get_rules(
            source_platform,
            target_platform,
        )?;
        
        // データの変換
        let intermediate = self.to_intermediate(data, &rules)?;
        self.from_intermediate(intermediate, &rules)
    }
    
    fn to_intermediate<T: WitSerialize>(
        &self,
        value: T,
        rules: &ConversionRules,
    ) -> Result<IntermediateFormat> {
        // プラットフォーム固有のデータを中間形式に変換
        rules.to_intermediate.convert(value)
    }
    
    fn from_intermediate<T: WitDeserialize>(
        &self,
        value: IntermediateFormat,
        rules: &ConversionRules,
    ) -> Result<T> {
        // 中間形式からプラットフォーム固有のデータに変換
        rules.from_intermediate.convert(value)
    }
}

実装例：クロスプラットフォームデータ交換の実装

// クロスプラットフォームデータ交換システム
pub struct CrossPlatformExchange {
    component_manager: ComponentManager,
    interop_layer: InteropLayer,
    validation_system: ValidationSystem,
}

impl CrossPlatformExchange {
    pub async fn exchange_data<I, O>(
        &self,
        input: I,
        source: PlatformId,
        target: PlatformId,
    ) -> Result<O>
    where
        I: WitSerialize,
        O: WitDeserialize,
    {
        // 入力データの検証
        self.validation_system.validate_input(&input)?;
        
        // データの変換と交換
        let converted = self.interop_layer
            .convert_data(input, source, target)
            .await?;
            
        // 出力データの検証
        self.validation_system.validate_output(&converted)?;
        
        Ok(converted)
    }
}

// 使用例
async fn example_data_exchange() -> Result<()> {
    let exchange = CrossPlatformExchange::new();
    
    // データ構造の定義
    #[derive(WitSerialize, WitDeserialize)]
    struct UserData {
        id: u64,
        name: String,
        metadata: HashMap<String, Value>,
    }
    
    // プラットフォーム間でのデータ交換
    let source_data = UserData {
        id: 1,
        name: "Test User".to_string(),
        metadata: HashMap::new(),
    };
    
    let converted: PlatformSpecificUser = exchange.exchange_data(
        source_data,
        PlatformId::Rust,
        PlatformId::Wasm,
    ).await?;
    
    Ok(())
}

// WITコンポーネントの実装例
pub struct DataProcessorComponent {
    serializer: WitSerializer,
    processor: DataProcessor,
}

impl WitComponent for DataProcessorComponent {
    type Input = ProcessingRequest;
    type Output = ProcessingResponse;
    
    fn process(&self, input: Self::Input) -> Result<Self::Output> {
        // 入力データの処理
        let processed = self.processor.process(input)?;
        
        // 結果のシリアライズ
        Ok(processed)
    }
}

今回のまとめ

1. 効果的なComponent Model統合
2. カスタムシリアライザの実装
3. プラットフォーム間の相互運用性
4. クロスプラットフォームデータ交換システム

次回予告

第21回では、テスト戦略について解説します。BDDフレームワークの活用とテストケースの設計について詳しく見ていきます。

参考資料

• WebAssembly Interface Types
• Cross-Platform Serialization
• Component Model Design
• Data Exchange Patterns