Swift プロトコルベースの依存性注入テスト

外部依存関係（ファイルシステム、ネットワーク、iCloud）を小型で焦点を絞ったプロトコルに抽象化することで、Swift コードをテスト可能にするパターン。I/O なしの確定的なテストをサポートします。

いつ使うか

• ファイルシステム、ネットワーク、または外部 API にアクセスする Swift コードを書く場合
• 実際の障害をトリガーすることなくエラーハンドリングパスをテストする必要がある場合
• アプリ、テスト、SwiftUI プレビューなど異なる環境で動作する必要があるモジュールを構築する場合
• Swift 並行処理（actor、Sendable）をサポートするテスト可能なアーキテクチャを設計する場合

コアパターン

1. 小型で焦点を絞ったプロトコルを定義する

各プロトコルは 1 つの外部関心事のみを処理します。

// File system access
public protocol FileSystemProviding: Sendable {
    func containerURL(for purpose: Purpose) -> URL?
}

// File read/write operations
public protocol FileAccessorProviding: Sendable {
    func read(from url: URL) throws -> Data
    func write(_ data: Data, to url: URL) throws
    func fileExists(at url: URL) -> Bool
}

// Bookmark storage (e.g., for sandboxed apps)
public protocol BookmarkStorageProviding: Sendable {
    func saveBookmark(_ data: Data, for key: String) throws
    func loadBookmark(for key: String) throws -> Data?
}

2. デフォルト（本番環境）実装を作成する

public struct DefaultFileSystemProvider: FileSystemProviding {
    public init() {}

    public func containerURL(for purpose: Purpose) -> URL? {
        FileManager.default.url(forUbiquityContainerIdentifier: nil)
    }
}

public struct DefaultFileAccessor: FileAccessorProviding {
    public init() {}

    public func read(from url: URL) throws -> Data {
        try Data(contentsOf: url)
    }

    public func write(_ data: Data, to url: URL) throws {
        try data.write(to: url, options: .atomic)
    }

    public func fileExists(at url: URL) -> Bool {
        FileManager.default.fileExists(atPath: url.path)
    }
}

3. テスト用のモック実装を作成する

public final class MockFileAccessor: FileAccessorProviding, @unchecked Sendable {
    public var files: [URL: Data] = [:]
    public var readError: Error?
    public var writeError: Error?

    public init() {}

    public func read(from url: URL) throws -> Data {
        if let error = readError { throw error }
        guard let data = files[url] else {
            throw CocoaError(.fileReadNoSuchFile)
        }
        return data
    }

    public func write(_ data: Data, to url: URL) throws {
        if let error = writeError { throw error }
        files[url] = data
    }

    public func fileExists(at url: URL) -> Bool {
        files[url] != nil
    }
}

4. デフォルトパラメータを使用して依存性を注入する

本番環境のコードはデフォルト値を使用します。テストではモックオブジェクトを注入します。

public actor SyncManager {
    private let fileSystem: FileSystemProviding
    private let fileAccessor: FileAccessorProviding

    public init(
        fileSystem: FileSystemProviding = DefaultFileSystemProvider(),
        fileAccessor: FileAccessorProviding = DefaultFileAccessor()
    ) {
        self.fileSystem = fileSystem
        self.fileAccessor = fileAccessor
    }

    public func sync() async throws {
        guard let containerURL = fileSystem.containerURL(for: .sync) else {
            throw SyncError.containerNotAvailable
        }
        let data = try fileAccessor.read(
            from: containerURL.appendingPathComponent("data.json")
        )
        // Process data...
    }
}

5. Swift Testing を使ってテストを書く

import Testing

@Test("Sync manager handles missing container")
func testMissingContainer() async {
    let mockFileSystem = MockFileSystemProvider(containerURL: nil)
    let manager = SyncManager(fileSystem: mockFileSystem)

    await #expect(throws: SyncError.containerNotAvailable) {
        try await manager.sync()
    }
}

@Test("Sync manager reads data correctly")
func testReadData() async throws {
    let mockFileAccessor = MockFileAccessor()
    mockFileAccessor.files[testURL] = testData

    let manager = SyncManager(fileAccessor: mockFileAccessor)
    let result = try await manager.loadData()

    #expect(result == expectedData)
}

@Test("Sync manager handles read errors gracefully")
func testReadError() async {
    let mockFileAccessor = MockFileAccessor()
    mockFileAccessor.readError = CocoaError(.fileReadCorruptFile)

    let manager = SyncManager(fileAccessor: mockFileAccessor)

    await #expect(throws: SyncError.self) {
        try await manager.sync()
    }
}

ベストプラクティス

• 単一責任：各プロトコルは 1 つの関心事を処理すべきです。多くのメソッドを含む「神プロトコル」を作成しないでください
• Sendable 準拠：プロトコルが actor の境界を越えて使用される場合に必要です
• デフォルトパラメータ：本番環境のコードは実装をデフォルトで使用できるようにします。テストのみでモックを指定する必要があります
• エラーのモック化：テスト失敗パスのために設定可能なエラープロパティを持つモックを設計します
• 境界のみをモック化：外部依存関係（ファイルシステム、ネットワーク、API）をモック化してください。内部型はモック化しないでください

避けるべきアンチパターン

• すべての外部アクセスをカバーする単一の大型プロトコルを作成する
• 外部依存関係を持たない内部型をモック化する
• 適切な依存性注入の代わりに #if DEBUG 条件ステートメントを使用する
• actor で使用する場合に Sendable 準拠を忘れる
• 過度な設計：型に外部依存関係がない場合、プロトコルは必要ありません

使用するタイミング

• ファイルシステム、ネットワーク、または外部 API に触れる任意の Swift コード
• 実環境でトリガーが難しいエラーハンドリングパスをテストする場合
• アプリ、テスト、SwiftUI プレビューコンテキストで動作する必要があるモジュールを構築する場合
• Swift 並行処理（actor、構造化並行処理）を採用するテスト可能なアーキテクチャが必要な場合