TypeScriptのアクセス修飾子（public, private, protected）徹底解説！使い方と実例

TypeScriptは、JavaScriptに型付けを加えた言語であり、オブジェクト指向の考え方を取り入れています。その中でも重要な要素の一つが「アクセス修飾子」です。アクセス修飾子は、クラスやオブジェクトのメンバ（プロパティやメソッド）の可視性を制御し、コードの保守性や安全性を向上させるために利用されます。特に、public、private、protectedの3種類が頻繁に使用され、それぞれが異なる可視性と制御の範囲を提供します。本記事では、これらのアクセス修飾子の違いとその具体的な使い方について、実例を交えながら詳しく解説します。

アクセス修飾子とは

アクセス修飾子とは、クラスのプロパティやメソッドに対して、どの範囲からアクセス可能かを指定するためのキーワードです。TypeScriptでは、主にpublic、private、protectedの3種類が使用され、それぞれが異なるアクセス範囲を持っています。アクセス修飾子を適切に設定することで、コードの可読性や保守性を高めると同時に、外部からの不必要な操作を制限することができます。これにより、プログラム全体の構造が整理され、バグの発生を防ぎやすくなります。

publicの使い方と特徴

public修飾子は、クラスのプロパティやメソッドを全ての範囲からアクセス可能にするための修飾子です。TypeScriptでは、明示的にpublicと記述しなくても、プロパティやメソッドはデフォルトでpublicとして扱われます。これにより、外部から自由にアクセス可能となり、柔軟な利用が可能です。

publicの具体例

以下の例では、クラスPersonに対してpublic修飾子が使われています。

class Person {
  public name: string;

  constructor(name: string) {
    this.name = name;
  }

  public greet(): void {
    console.log(`Hello, my name is ${this.name}`);
  }
}

const person = new Person("Alice");
person.greet();  // "Hello, my name is Alice"
console.log(person.name);  // "Alice"

このように、publicを使うことでクラス外からもnameやgreetメソッドにアクセスでき、オブジェクトの柔軟な操作が可能になります。しかし、すべてをpublicにすることで外部からの不正操作のリスクが高まるため、必要に応じて他の修飾子と組み合わせることが重要です。

privateの使い方と特徴

private修飾子は、クラス内からのみアクセス可能なプロパティやメソッドを定義するために使用されます。外部や継承先のクラスから直接アクセスすることはできません。この修飾子を使うことで、重要なデータや処理を外部から隠蔽し、カプセル化を実現します。これにより、クラスの内部ロジックを安全に保ち、外部からの予期しない変更を防ぐことが可能です。

privateの具体例

以下の例では、Personクラスのageプロパティがprivateとして定義されています。

class Person {
  private age: number;

  constructor(age: number) {
    this.age = age;
  }

  public getAge(): number {
    return this.age;
  }

  private increaseAge(): void {
    this.age++;
  }
}

const person = new Person(30);
console.log(person.getAge());  // 30
// person.age = 31;  // エラー: 'age' は private なので、外部からアクセスできません
// person.increaseAge();  // エラー: 'increaseAge' は private なので、外部からアクセスできません

この例では、ageプロパティやincreaseAgeメソッドはクラス外から直接アクセスできません。その代わり、getAgeメソッドを通じて年齢を取得することが可能です。privateを使用することで、クラス外部からの不要な変更を防ぎ、クラス内部の実装を保護できます。

protectedの使い方と特徴

protected修飾子は、クラス内およびそのクラスを継承したサブクラスからアクセスできるプロパティやメソッドを定義するために使用されます。privateと異なり、クラスを継承した子クラスでも利用できる点が特徴です。この修飾子を使用することで、外部からのアクセスは制限しつつ、サブクラス内での拡張や再利用を可能にします。

protectedの具体例

以下の例では、Personクラスのnameプロパティがprotectedとして定義され、子クラスであるEmployeeからアクセスされています。

class Person {
  protected name: string;

  constructor(name: string) {
    this.name = name;
  }

  protected greet(): void {
    console.log(`Hello, my name is ${this.name}`);
  }
}

class Employee extends Person {
  private jobTitle: string;

  constructor(name: string, jobTitle: string) {
    super(name);
    this.jobTitle = jobTitle;
  }

  public introduce(): void {
    this.greet();
    console.log(`I work as a ${this.jobTitle}.`);
  }
}

const employee = new Employee("Alice", "Software Developer");
employee.introduce();  
// "Hello, my name is Alice"
// "I work as a Software Developer"
// employee.greet();  // エラー: 'greet' は protected なので、クラス外部からはアクセスできません

この例では、nameプロパティとgreetメソッドはprotectedとして定義され、Employeeクラス内で使用されています。しかし、クラス外から直接アクセスすることはできません。これにより、内部データを保護しつつ、サブクラス内での再利用や拡張が容易になります。

アクセス修飾子を使い分ける理由

アクセス修飾子を適切に使い分けることは、コードの保守性や安全性を高める上で重要です。public、private、protectedのそれぞれは、異なるシナリオやニーズに応じて活用され、クラスやオブジェクトの設計に大きな影響を与えます。

コードの安全性を向上させる

privateやprotectedを使用することで、外部からの不正なアクセスや予期しない操作を防ぐことができます。これにより、特定のプロパティやメソッドを保護し、クラス内部のロジックを安全に保つことが可能です。特に大規模なプロジェクトでは、意図しない変更がバグを引き起こすリスクが高いため、アクセス制御が重要です。

拡張性を持たせる

protected修飾子は、サブクラスからのアクセスを許可し、クラスの機能を拡張する際に役立ちます。基本クラスのプロパティやメソッドを直接変更する必要がないため、継承を通じた柔軟な拡張が可能です。一方で、privateを使うことで、クラスのインターフェースを明確に保ちながら、内部実装の変更を柔軟に行うことができます。

クラスの外部利用をコントロールする

public修飾子を使うことで、外部から自由にアクセスできるプロパティやメソッドを提供し、APIとしての役割を果たします。ただし、すべてをpublicにすると、外部からの依存度が高まり、コードの柔軟性が失われる可能性があります。状況に応じてアクセス修飾子を適切に使い分けることで、コード全体の一貫性と信頼性を保つことができます。

クラスとアクセス修飾子の関係

クラスとアクセス修飾子は、オブジェクト指向プログラミングにおいて密接な関係を持っています。クラスはデータとその処理をひとつの単位としてまとめ、アクセス修飾子はそのデータと処理の公開範囲を制御します。これにより、クラスの内部構造を外部から隠蔽し、他の部分との適切なインターフェースを提供することが可能になります。

クラスのプロパティとメソッドの制御

クラス内のプロパティやメソッドにpublic、private、protectedのアクセス修飾子を設定することで、どこからアクセス可能かをコントロールできます。クラス外から操作可能なメソッドやプロパティをpublicにし、内部でのみ利用されるデータやメソッドをprivateやprotectedに設定することで、クラスの役割を明確にし、誤った使い方を防ぎます。

クラスの再利用性と拡張性

protected修飾子を使用することで、継承されたクラスでもアクセスできるメソッドやプロパティを定義できます。これにより、基本クラスの機能をそのまま利用しながら、サブクラスで新たな機能を追加することが可能になります。これに対し、private修飾子は継承先での利用を制限し、クラス内に閉じた設計を維持します。

クラス間の依存関係の低減

アクセス修飾子を適切に使用することで、クラス間の依存関係を最小限に抑えることができます。例えば、publicで公開するのは必要最小限のメソッドやプロパティに留め、他の部分を隠蔽することで、外部のコードがクラスの内部実装に依存することを避けられます。これにより、クラス内部の変更が外部に与える影響を軽減し、メンテナンスが容易になります。

実際のプロジェクトにおける応用例

アクセス修飾子は理論だけでなく、実際のプロジェクトで効果的に利用されています。クラスの設計にアクセス修飾子を適切に組み込むことで、ソフトウェアの保守性や拡張性が向上し、特に大規模なプロジェクトやチーム開発において重要な役割を果たします。以下では、具体的なプロジェクト例を基に、アクセス修飾子の応用方法を見ていきます。

データの隠蔽とカプセル化

例えば、ショッピングカートを管理するクラスでは、ユーザーのプライベートな購入データを外部から操作されないようにする必要があります。private修飾子を用いて、購入データや商品リストを隠蔽し、適切なメソッドでのみ操作可能にすることで、安全な操作が保証されます。

class ShoppingCart {
  private items: string[] = [];

  public addItem(item: string): void {
    this.items.push(item);
  }

  public getTotalItems(): number {
    return this.items.length;
  }
}

const cart = new ShoppingCart();
cart.addItem("Laptop");
console.log(cart.getTotalItems());  // 1
// cart.items.push("Phone");  // エラー: 'items' は private なので、外部からアクセスできません

この例では、itemsは外部から直接操作されず、addItemメソッドを通じてのみ追加が許可されています。これにより、クラス外部での誤った操作が防がれ、データの一貫性が保たれます。

継承を活用した機能の拡張

アクセス修飾子を利用した継承は、既存のクラスをベースに新たな機能を追加する際に便利です。例えば、銀行口座のクラスを拡張して特定の口座タイプ（普通口座や貯蓄口座など）を実装する場合、protected修飾子を使用して、基本クラスの機能をサブクラスで活用できます。

class BankAccount {
  protected balance: number = 0;

  public deposit(amount: number): void {
    this.balance += amount;
  }

  public getBalance(): number {
    return this.balance;
  }
}

class SavingsAccount extends BankAccount {
  private interestRate: number = 0.02;

  public applyInterest(): void {
    this.balance += this.balance * this.interestRate;
  }
}

const savings = new SavingsAccount();
savings.deposit(1000);
savings.applyInterest();
console.log(savings.getBalance());  // 1020

この例では、balanceはprotectedとして定義され、継承されたクラスで直接アクセス可能ですが、クラス外部からはアクセスできません。これにより、サブクラスで柔軟に機能を拡張しつつ、基本データを安全に管理できます。

大規模プロジェクトにおけるクラスの分離と管理

大規模プロジェクトでは、複数の開発者が同時に作業するため、コードの依存関係やアクセス制御が非常に重要です。アクセス修飾子を正しく活用することで、各クラスの役割を明確にし、他の開発者が誤って内部のデータに干渉しないようにすることができます。これにより、チーム間の調整コストが低減し、プロジェクト全体の進行がスムーズになります。

アクセス修飾子とテストの関連性

アクセス修飾子は、テストコードを設計する際にも重要な役割を果たします。特に、privateやprotectedで定義されたプロパティやメソッドは、外部から直接アクセスできないため、テストの際にどのように取り扱うかが課題となります。適切な設計により、テストのしやすさとクラスのカプセル化を両立することができます。

外部公開されたメソッドのテスト

publicメソッドはテストコードから直接呼び出せるため、テストが容易です。例えば、次のようなクラスがある場合、addItemやgetTotalItemsメソッドを直接テストできます。

class ShoppingCart {
  private items: string[] = [];

  public addItem(item: string): void {
    this.items.push(item);
  }

  public getTotalItems(): number {
    return this.items.length;
  }
}

const cart = new ShoppingCart();
cart.addItem("Laptop");
console.log(cart.getTotalItems());  // 1

このように、publicメソッドに対しては、テストフレームワークを用いて動作確認を簡単に行うことができます。これはテストのしやすさと保守性を高めるために重要です。

privateメソッドのテストの難しさ

privateメソッドやプロパティは、外部から直接アクセスできないため、テストが難しくなることがあります。この場合、テスト対象のクラスが本来の振る舞いをするかを、publicメソッドを通じて間接的に確認します。直接的なテストができないため、設計段階でテストしやすい形にする工夫が必要です。

class Person {
  private name: string;

  constructor(name: string) {
    this.name = name;
  }

  public greet(): string {
    return `Hello, my name is ${this.name}`;
  }
}

const person = new Person("Alice");
console.log(person.greet());  // "Hello, my name is Alice"

この例では、nameはprivateですが、greetメソッドをテストすることで、間接的にnameの正しい動作を確認できます。privateな部分は外部からの干渉を防ぐために重要ですが、その結果としてテストの難易度が上がる場合があります。

protectedメソッドのテスト

protectedメソッドやプロパティは、クラスを継承したサブクラスからアクセス可能です。そのため、テスト時にサブクラスを作成し、protectedメソッドの挙動をテストすることが可能です。

class Person {
  protected name: string;

  constructor(name: string) {
    this.name = name;
  }
}

class TestPerson extends Person {
  public getName(): string {
    return this.name;
  }
}

const testPerson = new TestPerson("Bob");
console.log(testPerson.getName());  // "Bob"

この例では、TestPersonというサブクラスを作成することで、protectedなプロパティにアクセスし、その挙動をテストしています。この方法は、protectedメソッドやプロパティが必要なサブクラスに適切に機能するかを確認するために有効です。

テスト可能な設計のためのベストプラクティス

アクセス修飾子を使いながらテストのしやすさを確保するためには、次のような設計上の工夫が役立ちます。

privateなロジックはできるだけpublicメソッドを通じてテスト可能にする。
テストのためにprotectedメソッドを使用し、サブクラスで検証を行う。
テストのための冗長なpublicメソッドを追加しないように設計を工夫する。

これにより、アクセス制御を維持しつつ、テスト可能なコードベースを保つことができます。

継承とアクセス修飾子

アクセス修飾子は、TypeScriptの継承機能と密接に関連しています。特に、protected修飾子は継承時に強力な役割を果たし、クラス間の適切な情報共有と隠蔽を実現します。public、private、protectedの修飾子を使い分けることで、基底クラスとサブクラスの関係を制御し、コードの拡張性と保守性を高めることができます。

publicと継承

public修飾子で定義されたメソッドやプロパティは、基底クラスからサブクラスに自由に継承され、サブクラスでもそのまま使用できます。さらに、外部からもサブクラスを通じてアクセスできるため、サブクラスで拡張された機能を公開することが可能です。

class Animal {
  public name: string;

  constructor(name: string) {
    this.name = name;
  }

  public speak(): string {
    return `${this.name} makes a sound.`;
  }
}

class Dog extends Animal {
  public speak(): string {
    return `${this.name} barks.`;
  }
}

const dog = new Dog("Buddy");
console.log(dog.speak());  // "Buddy barks."

この例では、DogクラスはAnimalクラスのnameプロパティとspeakメソッドを継承しており、さらにspeakメソッドをオーバーライドしています。publicで定義された要素は外部からアクセス可能であり、柔軟な拡張が可能です。

protectedと継承

protected修飾子で定義されたプロパティやメソッドは、基底クラスとサブクラスの間で共有されますが、外部からはアクセスできません。これにより、クラス内部の情報を隠蔽しつつ、サブクラスで必要な拡張や操作を行うことが可能です。

class Animal {
  protected name: string;

  constructor(name: string) {
    this.name = name;
  }

  protected makeSound(): string {
    return `${this.name} makes a sound.`;
  }
}

class Dog extends Animal {
  public speak(): string {
    return this.makeSound() + ` It's a bark.`;
  }
}

const dog = new Dog("Buddy");
console.log(dog.speak());  // "Buddy makes a sound. It's a bark."

この例では、makeSoundメソッドはprotectedとして定義されているため、Dogクラス内でのみ利用可能です。外部からは直接アクセスできないため、データの隠蔽が保証されつつ、サブクラス内で柔軟な操作が可能です。

privateと継承

private修飾子で定義されたプロパティやメソッドは、サブクラスには継承されず、基底クラスの内部でのみ使用されます。これにより、クラス内部でのデータや処理を完全に隠蔽し、サブクラスからの干渉を防ぐことができます。

class Animal {
  private name: string;

  constructor(name: string) {
    this.name = name;
  }

  private secretSound(): string {
    return `${this.name} makes a secret sound.`;
  }

  public revealSecret(): string {
    return this.secretSound();
  }
}

class Dog extends Animal {
  // secretSound や name は継承されずアクセス不可
}

const dog = new Dog("Buddy");
console.log(dog.revealSecret());  // "Buddy makes a secret sound."
// dog.secretSound();  // エラー: 'secretSound' は private なのでアクセスできません

この例では、nameプロパティとsecretSoundメソッドはprivateとして定義されているため、サブクラスであるDogからはアクセスできません。これにより、基底クラス内部の実装は完全に隠蔽され、クラスの設計がより堅牢になります。

継承時の設計のポイント

継承を使用する際には、以下のポイントに注意してアクセス修飾子を使い分けることが重要です。

サブクラスでも利用可能な機能はprotectedを使用し、必要に応じてアクセス範囲を制限する。
privateを使用して、サブクラスに影響を与えたくない内部処理やデータを隠蔽する。
publicを使用して、外部から利用可能なインターフェースを提供し、拡張性を持たせる。

これらのアクセス修飾子を適切に使い分けることで、柔軟かつ保守性の高いクラス設計が可能になります。

TypeScriptの最新バージョンにおける変更点

TypeScriptは進化を続けており、最新バージョンでもアクセス修飾子に関する改善や新機能が追加されています。これにより、アクセス修飾子を使ったクラス設計の柔軟性と安全性がさらに向上しています。ここでは、特に注目すべき最新の変更点を紹介します。

クラスフィールドのデフォルトアクセス修飾子

TypeScriptの最新バージョンでは、クラスフィールドにアクセス修飾子を指定しない場合、デフォルトでpublicとして扱われます。以前と同様に明示的にprivateやprotectedを指定することが推奨されますが、このデフォルト挙動により、初心者でも扱いやすくなっています。

class Person {
  name: string;  // デフォルトで public

  constructor(name: string) {
    this.name = name;
  }
}

const person = new Person("Alice");
console.log(person.name);  // "Alice"

このように、アクセス修飾子を明示しなくても、publicとして扱われるため、外部からアクセス可能です。

#プライベートフィールドの導入

TypeScriptは、private修飾子に加えて、ESNextのプライベートフィールドをサポートするようになりました。このフィールドは、クラスの外部やサブクラスからも完全に隠蔽され、#記号を使って定義されます。この機能により、プライベートなデータをより厳密に保護できるようになりました。

class Person {
  #age: number;

  constructor(age: number) {
    this.#age = age;
  }

  public getAge(): number {
    return this.#age;
  }
}

const person = new Person(30);
console.log(person.getAge());  // 30
// console.log(person.#age);  // エラー: '#age' はプライベートフィールド

この例では、#ageフィールドは完全にクラス外からアクセスできません。private修飾子と異なり、サブクラスからもアクセス不可能です。

コンストラクタでのアクセス修飾子の簡潔な宣言

TypeScriptの最新バージョンでは、コンストラクタでプロパティを定義する際に、アクセス修飾子を簡潔に記述することができ、コードの冗長性を減らします。これにより、クラスの設計がさらにシンプルで直感的になります。

class Person {
  constructor(public name: string, private age: number) {}
}

const person = new Person("Alice", 30);
console.log(person.name);  // "Alice"
// console.log(person.age);  // エラー: 'age' は private

この例では、コンストラクタの引数に直接アクセス修飾子を追加することで、プロパティの宣言と初期化を一行で行えます。これにより、コードが簡潔で読みやすくなります。

まとめ

本記事では、TypeScriptにおけるアクセス修飾子であるpublic、private、protectedの違いと使い方、そしてそれらがクラス設計にどのような影響を与えるかを解説しました。また、最新のTypeScriptバージョンにおける新機能や改善点も紹介しました。アクセス修飾子を適切に使い分けることで、コードの安全性、保守性、拡張性を大幅に向上させることができます。これらの知識を活用して、より堅牢で効率的なコードを書くことを目指しましょう。

TypeScriptのアクセス修飾子（public, private, protected）徹底解説！使い方と実例

アクセス修飾子とは

publicの使い方と特徴

publicの具体例

privateの使い方と特徴

privateの具体例

protectedの使い方と特徴

protectedの具体例

アクセス修飾子を使い分ける理由

コードの安全性を向上させる

拡張性を持たせる

クラスの外部利用をコントロールする

クラスとアクセス修飾子の関係

クラスのプロパティとメソッドの制御

クラスの再利用性と拡張性

クラス間の依存関係の低減

実際のプロジェクトにおける応用例

データの隠蔽とカプセル化

継承を活用した機能の拡張

大規模プロジェクトにおけるクラスの分離と管理

アクセス修飾子とテストの関連性

外部公開されたメソッドのテスト

privateメソッドのテストの難しさ

protectedメソッドのテスト

テスト可能な設計のためのベストプラクティス

継承とアクセス修飾子

publicと継承

protectedと継承

privateと継承

継承時の設計のポイント

TypeScriptの最新バージョンにおける変更点

クラスフィールドのデフォルトアクセス修飾子

#プライベートフィールドの導入

コンストラクタでのアクセス修飾子の簡潔な宣言

最新機能の活用による設計の改善

まとめ

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TypeScriptのアクセス修飾子（public, private, protected）徹底解説！使い方と実例

アクセス修飾子とは

publicの使い方と特徴

publicの具体例

privateの使い方と特徴

privateの具体例

protectedの使い方と特徴

protectedの具体例

アクセス修飾子を使い分ける理由

コードの安全性を向上させる

拡張性を持たせる

クラスの外部利用をコントロールする

クラスとアクセス修飾子の関係

クラスのプロパティとメソッドの制御

クラスの再利用性と拡張性

クラス間の依存関係の低減

実際のプロジェクトにおける応用例

データの隠蔽とカプセル化

継承を活用した機能の拡張

大規模プロジェクトにおけるクラスの分離と管理

アクセス修飾子とテストの関連性

外部公開されたメソッドのテスト

privateメソッドのテストの難しさ

protectedメソッドのテスト

テスト可能な設計のためのベストプラクティス

継承とアクセス修飾子

publicと継承

protectedと継承

privateと継承

継承時の設計のポイント

TypeScriptの最新バージョンにおける変更点

クラスフィールドのデフォルトアクセス修飾子

#プライベートフィールドの導入

コンストラクタでのアクセス修飾子の簡潔な宣言

最新機能の活用による設計の改善

まとめ

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