Node.js における一般的なデザインパターンは何ですか？

Question

IT Interview Practice · Accepted Answer

Node.js は、そのモジュールシステム、非同期モデル、ストリーミング I/O に適合するいくつかのデザインパターンに依拠しています。すべてのバックエンド開発者が認識しておくべき最も一般的なものは次のとおりです:

## 生成に関するもの (Creational)

- **モジュールパターン** — 各ファイルはそれ自体のスコープです。`module.exports` / `export` を通じて公開 API を露出し、内部を非公開に保ちます。Node におけるコード構成の基盤です。
- **シングルトン** — モジュールのエクスポートは**キャッシュ**されるため、インスタンスをエクスポートすると、すべてのインポート側が同じオブジェクトを得ます。DB プールや設定に最適です。

```js
// db.js — すべての `require("./db")` はこの同じプールを得ます (module cache によるシングルトン)。
const pool = createPool(process.env.DATABASE_URL);
module.exports = pool;
```

- **ファクトリー** — オブジェクトを生成して返す関数で、構築ロジックを隠し、実装を差し替えられるようにします。

```js
function createLogger(kind) {
  return kind === "json" ? new JsonLogger() : new TextLogger();
}
```

## 振る舞いに関するもの (Behavioral)

- **Observer / EventEmitter** — Node の中核となる非同期パターン: 名前付きイベントを emit し、リスナーを登録します。`EventEmitter`、ストリーム、ほとんどのコアモジュールがこれを使います。

```js
const { EventEmitter } = require("node:events");
const bus = new EventEmitter();
bus.on("order:paid", (o) => sendReceipt(o));
bus.emit("order:paid", order);
```

- **ミドルウェア** — それぞれが `(ctx, next)` を受け取る関数のパイプラインで、Express/Koa によって普及しました。横断的関心事 (認証、ロギング、バリデーション) に最適です。

```js
app.use((req, res, next) => { req.startedAt = Date.now(); next(); });
```

- **ストラテジー** — 実行時にアルゴリズムを選択します (例: 単一のインターフェースの背後で決済プロバイダやハッシュ戦略を選ぶ)。

## 構造に関するもの (Structural)

- **アダプター** — サードパーティ API を自前のインターフェースで包み、呼び出し箇所に触れずにベンダーを差し替えられるようにします。
- **ストリーム (パイプライン)** — readable → transform → writable のステージを組み合わせ、すべてをメモリにバッファリングする代わりに、backpressure を伴ってデータを段階的に処理します。

```js
const { pipeline } = require("node:stream/promises");
await pipeline(fs.createReadStream("in"), gzip(), fs.createWriteStream("out.gz"));
```

- **依存性注入 (Dependency Injection)** — 協力者 (db、ロガー、クライアント) を直接インポートする代わりにモジュールに渡します。コードをテスト可能で疎結合にします。**NestJS** のようなフレームワークは DI を組み込んでいます。コンストラクタ/関数の引数を通じて手動で行うこともできます。

## 経験則

| 必要なこと | パターン |
|---|---|
| 1 つの共有リソース | Singleton (module cache) |
| オブジェクトを構築し `new` を隠す | Factory |
| 非同期イベントに反応する | Observer / EventEmitter |
| 横断的な request ロジック | Middleware |
| 大きなデータを安全に処理する | Streams / pipeline |
| テスト可能で疎結合な依存関係 | Dependency Injection |

## なぜ重要なのか

パターンは共有された語彙です。「設定はモジュールキャッシュされたシングルトンだ」や「認証はミドルウェアだ」と言えば、数語で設計を伝えられます。Node 自身のコア (EventEmitter、ストリーム、モジュールシステム) はこれらから構築されているため、それらを認識できればフレームワークを読み、自分のサービスを構造化するのに役立ちます。面接官はこの質問を使って、あなたが場当たり的にコールバックを繋ぐのではなく、適合するパターンに手を伸ばせるか — そして、シングルトンがグローバル状態をテストしにくくするといったトレードオフを知っているか — を確認します。

必要なこと	パターン
1 つの共有リソース	Singleton (module cache)
オブジェクトを構築し `new` を隠す	Factory
非同期イベントに反応する	Observer / EventEmitter
横断的な request ロジック	Middleware
大きなデータを安全に処理する	Streams / pipeline
テスト可能で疎結合な依存関係	Dependency Injection

生成に関するもの (Creational)

振る舞いに関するもの (Behavioral)

構造に関するもの (Structural)

経験則

なぜ重要なのか

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