第8章 クラスとオブジェクト指向の基礎

8.1 なぜクラスが必要か

ユーザーアカウントを辞書で表すと、こうなります。

account = {"username": "tanaka", "failed": 0, "locked": False}

しかし「失敗を記録する」「ロックすべきか判定する」という処理は、辞書とは別の場所にバラバラに書くことになります。データと処理が離れていると、正しい手順を踏まずにデータを直接いじるコード(=不整合やバグの温床)が生まれがちです。

クラスは、データ(属性)と処理(メソッド)をひとつの設計図にまとめる仕組みです。

8.2 クラスを定義する

class Account:
    """ログイン失敗の記録とロック判定を持つユーザーアカウント"""

    MAX_FAILED = 5              # クラス共通の定数

    def __init__(self, username):
        self.username = username    # 属性(インスタンスごとのデータ)
        self.failed = 0
        self.locked = False

    def record_failure(self):
        """ログイン失敗を1回記録し、必要ならロックする"""
        self.failed += 1
        if self.failed >= Account.MAX_FAILED:
            self.locked = True

    def reset(self):
        """成功時に失敗カウントをリセットする"""
        self.failed = 0

    def status(self):
        state = "ロック中" if self.locked else "有効"
        return f"{self.username}: 失敗{self.failed}回 ({state})"

使ってみましょう。

alice = Account("alice")     # インスタンス(実体)を作る
bob = Account("bob")

for _ in range(5):
    alice.record_failure()   # aliceにだけ失敗を記録

print(alice.status())        # alice: 失敗5回 (ロック中)
print(bob.status())          # bob: 失敗0回 (有効)

用語を整理します。

• クラス — 設計図(Account)
• インスタンス — 設計図から作った実体(alice、bob)。互いに独立
• __init__ — インスタンス生成時に自動で呼ばれる初期化メソッド
• self — 「このインスタンス自身」。メソッドの第1引数に必ず書く
• 属性 — インスタンスが持つデータ(self.username など)
• メソッド — クラスの中に定義された関数

8.3 カプセル化 — 正しい入口だけを使わせる

上の Account では、失敗の記録は必ず record_failure() を通ります。ロック判定のルールがこのメソッドの中に一元化されているので、「カウントは増えたのにロック判定を忘れた」という不整合が起こりません。

Pythonでは、外から直接触ってほしくない属性にアンダースコア始まりの名前を付ける慣習があります。

class ApiClient:
    def __init__(self, api_key):
        self._api_key = api_key     # 「内部用」の目印

    def masked_key(self):
        return self._api_key[:4] + "****"

8.4 継承 — 共通部分を親にまとめる

既存のクラスを土台に、差分だけ書いて新しいクラスを作れます。

class AdminAccount(Account):
    """管理者アカウント。より厳しいロック条件を持つ"""

    MAX_FAILED = 3     # 管理者は3回でロック(上書き)

    def record_failure(self):
        self.failed += 1
        if self.failed >= AdminAccount.MAX_FAILED:
            self.locked = True
            print(f"[重要] 管理者 {self.username} をロックしました。監査ログを確認してください")

admin = AdminAccount("admin")
for _ in range(3):
    admin.record_failure()
print(admin.status())    # admin: 失敗3回 (ロック中)

AdminAccount は Account の status() や reset() をそのまま受け継ぎつつ、必要な部分だけ上書き(オーバーライド)しています。

8.5 データを運ぶだけなら dataclass

「処理はほぼ無く、データをまとめて運びたいだけ」なら、標準の dataclasses が便利です。__init__ を自動生成してくれます。

from dataclasses import dataclass

@dataclass
class LogEntry:
    time: str
    result: str
    user: str
    ip: str

entry = LogEntry("09:00:15", "FAILED", "admin", "203.0.113.9")
print(entry.user)    # admin
print(entry)         # LogEntry(time='09:00:15', result='FAILED', ...)

第13章のログ解析ツールでは、この LogEntry のような形でログの1行を構造化して扱います。

まとめ

• クラスはデータ(属性)と処理(メソッド)をまとめる設計図。インスタンスはその実体
• __init__ で初期化、self は「自分自身」
• データ変更の入口をメソッドに一本化すれば、不整合もバグも入りにくい(カプセル化)
• 継承は「AはBの一種」のときだけ。迷ったら使わない
• データの入れ物だけ欲しいときは @dataclass

練習問題

class Server:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.is_up = True

    def down(self):
        self.is_up = False

    def up(self):
        self.is_up = True

    def status(self):
        state = "稼働中" if self.is_up else "停止中"
        return f"{self.name} は{state}です"

web = Server("web-01")
web.down()
print(web.status())   # web-01 は停止中です

class Account:
    MAX_FAILED = 5

    def __init__(self, username):
        self.username = username
        self.failed = 0
        self.locked = False

    def record_failure(self):
        self.failed += 1
        if self.failed >= Account.MAX_FAILED:
            self.locked = True

    def reset(self):
        self.failed = 0

    def login(self, password, correct_password):
        if self.locked:
            print("ロック中です")
            return False
        if password == correct_password:
            self.reset()
            return True
        self.record_failure()
        return False