単体テスト効率化！モックスタブ活用の完全ガイド

2025 8/01

2025年8月1日 2025年8月1日

モックとスタブの基本概念と使い分け

ソフトウェア開発におけるテストは、品質を担保するために欠かせないプロセスです。特に単体テストでは、テスト対象のコードを外部依存から切り離すためにテストダブルと呼ばれる代替オブジェクトが活用されます。その中でも特に重要な「モック」と「スタブ」について理解を深めていきましょう。

モックとは何か

モック(Mock)とは、テスト対象のコードが依存するコンポーネントの振る舞いを模倣し、その呼び出しを検証するためのテストダブルです。モックの主な特徴は以下の通りです。

– 期待される呼び出しを事前に設定できる
– メソッドが呼び出されたかどうかを検証できる
– 呼び出し回数や引数の検証が可能
– テスト対象の「振る舞い」を検証するのに適している

例えば、注文処理システムで支払い処理サービスとの連携をテストする場合、実際の支払いサービスではなくモックを使用することで、「支払い処理メソッドが正しく呼び出されたか」を検証できます。

スタブとは何か

一方、スタブ(Stub)は、テスト対象のコードが依存するコンポーネントの応答を模倣するテストダブルです。スタブの主な特徴は以下の通りです。

– 事前に定義された応答を返す
– テスト対象の「状態」を検証するのに適している
– 呼び出し検証よりも、返り値の制御に重点を置く
– 複雑な依存関係を簡略化できる

例えば、データベースからユーザー情報を取得するメソッドをテストする場合、実際のデータベースアクセスではなく、あらかじめ定義したユーザーデータを返すスタブを使用します。

モックとスタブの本質的な違い

モックとスタブは混同されがちですが、その目的と検証方法に明確な違いがあります。

検証の焦点の違い

モックは「振る舞いの検証」に焦点を当てています。つまり、テスト対象のコードが依存コンポーネントと正しく相互作用しているかを確認します。例えば：

“`java
// モックを使った検証例
verify(paymentService).processPayment(orderId, amount);
“`

一方、スタブは「状態の検証」に焦点を当てています。テスト対象のコードが、スタブから返される値に基づいて正しい結果を生成するかを確認します。

“`java
// スタブを使った例
when(userRepository.findById(userId)).thenReturn(testUser);
// テスト対象のメソッド実行
User result = userService.getUserDetails(userId);
// 結果の状態を検証
assertEquals(“TestUser”, result.getName());
“`

設計思想の違い

モックとスタブの違いは、テスト設計の思想にも反映されています。モックを中心としたテストは「インタラクションベースのテスト」と呼ばれ、スタブを中心としたテストは「状態ベースのテスト」と呼ばれます。
インタラクションベースのテストでは、「どのように処理が行われたか」に注目します。一方、状態ベースのテストでは「何が起きたか」という結果に注目します。

適切な使い分けのポイント

モックとスタブの違いを理解したところで、どのような場合にどちらを選ぶべきかを見ていきましょう。

モックを選ぶべき状況

以下のような状況ではモックの使用が適しています：
1. 副作用を伴う処理のテスト：メール送信やデータベース更新など、外部システムに変更を加える処理
2. 特定の順序での呼び出しを検証したい場合：処理の順序が重要な場合
3. イベント駆動型のシステム：特定のイベントが発生したときに正しいハンドラが呼び出されるか検証
4. コマンドパターンの実装：コマンドが正しく実行されるかを検証

スタブを選ぶべき状況

以下のような状況ではスタブの使用が適しています：
1. 外部データソースに依存する処理：データベースやAPIからのデータ取得
2. 非決定的な結果を返す処理：現在時刻や乱数を使用する処理
3. 複雑な計算や変換処理：入力から出力への変換が正しいか検証
4. 条件分岐のテスト：異なる条件下での動作を検証

ハイブリッドアプローチ

実際の開発では、モックとスタブを組み合わせて使用することも多くあります。例えば、データアクセスレイヤーはスタブで模倣し、通知サービスはモックで検証するといった使い分けです。テストの目的に応じて最適な選択をすることが重要です。

単体テストにおけるモックスタブの重要性と導入メリット

単体テストでモックとスタブを適切に活用することで、多くのメリットが得られます。

テスト範囲の明確化

モックとスタブを使用することで、テスト対象の範囲を明確に定義できます。これにより、「何をテストしているのか」が明確になり、テストの意図が伝わりやすくなります。

依存関係の分離

外部依存をモックやスタブで置き換えることで、テスト対象のコードを完全に分離できます。これにより、テスト対象のコードのみの動作を正確に検証できます。

テスト実行の高速化

実際のデータベースアクセスやネットワーク通信をモックやスタブで置き換えることで、テストの実行速度が大幅に向上します。高速なフィードバックループは、開発効率の向上に直結します。

テストの独立性と信頼性向上

モックとスタブを適切に活用することで、テストの独立性と信頼性が向上します。

外部環境への依存排除

外部サービスやデータベースなどの外部環境に依存しないテストを作成できるため、テスト環境の構築が容易になります。また、外部サービスの障害や変更の影響を受けずにテストを実行できます。

決定的なテスト結果

モックとスタブを使用することで、テストの結果が決定的になります。つまり、同じテストを何度実行しても同じ結果が得られるようになります。これは、テストの信頼性を高める重要な要素です。

エッジケースのテスト容易化

実際の環境では再現が難しいエッジケース（例外的な状況）もモックやスタブを使用することで容易にテストできます。例えば、ネットワークエラーやタイムアウトなどの例外的な状況を意図的に作り出し、それに対するコードの振る舞いをテストできます。

開発スピードと実行効率の最適化

モックとスタブを活用することで、開発プロセス全体の効率が向上します。

並行開発の促進

インターフェースが定義されていれば、実装が完成する前からテストを書き始めることができます。これにより、開発チーム内での並行作業が可能になり、開発スピードが向上します。

CI/CDパイプラインの効率化

モックとスタブを使用したテストは高速に実行できるため、継続的インテグレーション（CI）パイプラインの実行時間を短縮できます。これにより、フィードバックループが短くなり、問題の早期発見が可能になります。

リファクタリングの安全性確保

適切なテストカバレッジがあれば、リファクタリング（コードの内部構造の改善）を安全に行うことができます。モックとスタブを使用したテストは、コードの内部実装ではなく公開インターフェースに対してテストを行うため、リファクタリングの影響を受けにくいという利点があります。

エッジケースのテスト実現

実際の環境では再現が難しい状況も、モックとスタブを使用することで容易にテストできます。

例外処理のテスト

外部サービスからの例外発生時の振る舞いをテストするには、例外をスローするモックやスタブを作成します。
“`java
when(userRepository.findById(anyLong())).thenThrow(new DatabaseConnectionException());
“`

遅延応答のシミュレーション

ネットワーク遅延などの状況をシミュレーションするためのモックも作成できます。
“`java
when(apiClient.fetchData()).thenAnswer(invocation -> {
Thread.sleep(5000); // 5秒の遅延をシミュレート
return expectedResponse;
});
“`

条件付き応答の設定

異なる入力に対して異なる応答を返すスタブを設定することで、様々な条件分岐をテストできます。
“`java
when(userRepository.findById(1L)).thenReturn(activeUser);
when(userRepository.findById(2L)).thenReturn(inactiveUser);
when(userRepository.findById(3L)).thenReturn(null);
“`

実践！モックスタブの実装テクニック

理論を理解したところで、実際のコードでモックとスタブを実装する方法を見ていきましょう。

Mockitoを使ったモック実装例

Java言語では、Mockitoが最も広く使われているモックフレームワークです。以下に基本的な使用例を示します。

“`java
// UserServiceのテスト
@Test
public void shouldSendWelcomeEmailWhenUserRegistered() {
// モックの作成
UserRepository userRepository = mock(UserRepository.class);
EmailService emailService = mock(EmailService.class);

// スタブの設定
when(userRepository.save(any(User.class))).thenReturn(new User(“test@example.com”));

// テスト対象のサービス
UserService userService = new UserService(userRepository, emailService);

// テスト実行
userService.registerUser(“test@example.com”, “password”);

// モックの検証
verify(emailService).sendWelcomeEmail(“test@example.com”);
}
“`

このテストでは、`userRepository`はスタブとして機能し、`emailService`はモックとして機能しています。`userRepository`は保存操作に対して事前定義された応答を返し、`emailService`は`sendWelcomeEmail`メソッドが正しく呼び出されたかを検証しています。

効果的なスタブ実装方法

スタブを効果的に実装するためのテクニックをいくつか紹介します。

1. インターフェースの活用

テスト容易性を高めるためには、依存コンポーネントをインターフェースを通じて利用することが重要です。これにより、実装クラスをモックやスタブに置き換えやすくなります。

“`java
public interface PaymentGateway {
PaymentResult processPayment(String orderId, BigDecimal amount);
}

// 本番実装
public class StripePaymentGateway implements PaymentGateway {
// 実装…
}

// テスト用スタブ
public class StubPaymentGateway implements PaymentGateway {
@Override
public PaymentResult processPayment(String orderId, BigDecimal amount) {
return new PaymentResult(true, “TEST_TRANSACTION_ID”);
}
}
“`

2. テスト固有のスタブクラスの作成

頻繁に使用するスタブパターンがある場合は、専用のスタブクラスを作成すると便利です。

“`java
public class AlwaysSuccessfulPaymentGateway implements PaymentGateway {
@Override
public PaymentResult processPayment(String orderId, BigDecimal amount) {
return new PaymentResult(true, “TEST_TRANSACTION_ID”);
}
}

public class AlwaysFailingPaymentGateway implements PaymentGateway {
@Override
public PaymentResult processPayment(String orderId, BigDecimal amount) {
throw new PaymentFailedException(“Simulated payment failure”);
}
}
“`

3. ファクトリメソッドパターンの活用

テスト環境では異なる実装を返すファクトリメソッドを使用することで、テストと本番コードの切り替えを容易にできます。

“`java
public class PaymentGatewayFactory {
private static boolean isTestMode = false;

public static void enableTestMode() {
isTestMode = true;
}

public static PaymentGateway createPaymentGateway() {
if (isTestMode) {
return new StubPaymentGateway();
} else {
return new StripePaymentGateway();
}
}
}
“`

テスト駆動開発(TDD)とモックスタブの統合

テスト駆動開発（TDD）とモック・スタブの組み合わせは非常に強力です。TDDのサイクル「Red-Green-Refactor」にモックとスタブを組み込むことで、より効果的な開発が可能になります。

TDDサイクルにおけるモックスタブの活用

1. Red（失敗するテストを書く）：まず、実装したい機能のテストを書きます。この段階で、依存コンポーネントのモックやスタブを定義します。
2. Green（テストが通るように実装する）：モックやスタブとのインタラクションを満たすように、最小限のコードを実装します。
3. Refactor（リファクタリングする）：コードの品質を改善しながら、テストが引き続き成功することを確認します。

インターフェース先行設計

TDDとモック・スタブを組み合わせる利点の一つは、インターフェース先行の設計が促進されることです。テストを先に書くことで、コンポーネント間の理想的なインターフェースを最初に考えることになります。

“`java
// まだ実装されていないインターフェースをモックとして定義
PaymentProcessor paymentProcessor = mock(PaymentProcessor.class);

// テスト内でどのようなインターフェースが理想的かを定義
orderService.placeOrder(order);
verify(paymentProcessor).process(eq(order.getId()), eq(order.getTotalAmount()));

// このテストに基づいて、後からインターフェースを実装
public interface PaymentProcessor {
void process(String orderId, BigDecimal amount);
}
“`

よくある失敗パターンと回避策

モックとスタブを使用する際によく見られる失敗パターンとその回避策を紹介します。

過剰なモック化の問題点

テストで過剰にモックを使用すると、実装の詳細にテストが結合してしまい、リファクタリングが難しくなるという問題が発生します。

問題例

“`java
// 過剰なモック化の例
@Test
public void overMockedTest() {
Repository repo = mock(Repository.class);
Logger logger = mock(Logger.class);
Config config = mock(Config.class);
Cache cache = mock(Cache.class);

Service service = new Service(repo, logger, config, cache);

// 多数のモックの振る舞いを設定
when(config.isFeatureEnabled()).thenReturn(true);
when(repo.findItem(anyString())).thenReturn(new Item());

service.processItem(“item1”);

// 多数の検証
verify(logger).log(anyString());
verify(cache).put(anyString(), any());
verify(repo).updateItem(any());
}
“`

回避策

1. テスト対象を適切に分割する：単一責任の原則に従い、クラスを小さく保つ
2. 本当に必要なモックだけを使用する：内部実装の詳細ではなく、公開インターフェースに注目する
3. モックよりもスタブを優先する：状態検証が可能な場合は、振る舞い検証よりも状態検証を優先する

モックとスタブの混同を防ぐ

モックとスタブの違いを理解せずに使用すると、テストの意図が不明確になり、メンテナンスが難しくなります。

問題例

“`java
// モックとスタブの混同例
@Test
public void confusedTest() {
Repository repo = mock(Repository.class);
when(repo.findItem(“item1”)).thenReturn(new Item(“item1”));

service.processItem(“item1”);

// スタブとして使っているのに、不必要な検証を行っている
verify(repo).findItem(“item1”);
// 本当に検証すべきは結果の状態
}
“`

回避策

1. 目的を明確にする：テストの目的が「振る舞いの検証」なのか「状態の検証」なのかを明確にする
2. 命名規則を統一する：モック用とスタブ用の変数名を区別する（例：`userRepositoryMock` vs `userRepositoryStub`）
3. 適切なフレームワークを使い分ける：モック専用のフレームワークとスタブ専用のフレームワークを使い分ける

最新ツールと活用術

モックとスタブのテクノロジーは常に進化しています。最新のツールと活用方法を見ていきましょう。

クラウド環境でのモックスタブ活用法

クラウドベースのアプリケーションでは、外部サービスとの連携が増えるため、モックとスタブの重要性がさらに高まっています。

APIモッキングサービス

WireMockやMockoonなどのツールを使用すると、外部APIをモック化できます。これらのツールは、特定のリクエストに対して事前定義されたレスポンスを返すように設定できます。

“`java
// WireMockの設定例
stubFor(get(urlEqualTo(“/api/users/1”))
.willReturn(aResponse()
.withStatus(200)
.withHeader(“Content-Type”, “application/json”)
.withBody(“{\”id\”:1,\”name\”:\”John Doe\”}”)));
“`

コンテナベースのモック環境

Dockerを使用して、依存サービスのモック環境を構築することも効果的です。例えば、本番のデータベースの代わりにTestcontainersを使用して、テスト用のデータベースコンテナを起動できます。

“`java
@Testcontainers
public class UserServiceIntegrationTest {
@Container
private static PostgreSQLContainer<?> postgres = new PostgreSQLContainer<>(“postgres:13”);

@BeforeAll
static void setup() {
System.setProperty(“spring.datasource.url”, postgres.getJdbcUrl());
System.setProperty(“spring.datasource.username”, postgres.getUsername());
System.setProperty(“spring.datasource.password”, postgres.getPassword());
}

// テストメソッド
}
“`