状態遷移図
状態遷移図（State Transition Diagram）とは、システムやオブジェクトが取りうる状態と、状態間の遷移をグラフィカルに表現した図です。状態遷移テストのテストケース設計における基盤となります。
構成要素
| 要素 | 記法 | 説明 |
|---|---|---|
| 初期状態 | 黒丸 → 状態 | システム起動時の開始点 |
| 状態（State） | 角丸の四角形（ノード） | システムが特定の時点でとる安定した条件や状況 |
| 遷移（Transition） | 矢印（エッジ） | ある状態から別の状態への変化 |
| イベント（Event） | 矢印のラベル（上段） | 遷移を引き起こすきっかけ（例：ボタンクリック、タイムアウト） |
| ガード条件（Guard） | 矢印のラベル（[条件]） | 遷移が発生するために満たすべき条件 |
| アクション（Action） | 矢印のラベル（/ 処理） | 遷移時に実行される処理 |
| 終了状態 | 二重丸 | システム終了・処理完了の終端 |
例：ログイン機能の状態遷移図
| 現在の状態 | イベント | 次の状態 | アクション |
|---|---|---|---|
| 未ログイン | ログイン成功 | ログイン済み | セッション生成 |
| 未ログイン | ログイン失敗 | エラー表示 | エラーメッセージ表示 |
| エラー表示 | 再試行 | 未ログイン | エラーリセット |
| ログイン済み | ログアウト | 未ログイン | セッション削除 |
| ログイン済み | タイムアウト | 未ログイン | セッション削除 |
ガード条件（Guard Condition）
ガード条件とは、遷移が実行される際に満たされなければならない条件です。同じイベントが発生しても、ガード条件の真偽によって遷移先が変わる（または遷移が発生しない）ため、条件分岐を伴うビジネスロジックの表現に使います。
記法：イベント [条件] / アクション
イベントとの違い
| イベント | ガード条件 | |
|---|---|---|
| 役割 | 遷移を引き起こすきっかけ | 遷移の実行可否・遷移先を決める条件 |
| 記法 | 矢印ラベルの主部 | [...] で囲む |
| 評価タイミング | 外部から発生するトリガー | イベント発生時にシステムが評価する |
| 例 | 出金要求 | [残高 ≥ 出金額] |
具体例：ATM の出金フロー
「出金要求」という同じイベントが発生しても、残高条件の真偽によって遷移先が分岐します。
| 現在の状態 | イベント | ガード条件 | 次の状態 | アクション |
|---|---|---|---|---|
| 認証済み | 出金要求 | 残高 ≥ 出金額 | 出金完了 | 残高を減算 |
| 認証済み | 出金要求 | 残高 < 出金額 | 残高不足エラー | エラーメッセージ表示 |
| 残高不足エラー | 金額変更 | —（条件なし） | 認証済み | — |
イベントは同じ「出金要求」ですが、ガード条件の真偽によって遷移先が「出金完了」か「残高不足エラー」に分かれます。
ガード条件のテストケース設計
ガード条件がある遷移では、条件が真（True）の場合と偽（False）の場合の両方をテストします。境界値分析と組み合わせると、≥ と > の実装ミスなど境界付近のバグも検出できます。
| テストケース | 残高 / 出金額 | ガード評価 | 期待する遷移先 |
|---|---|---|---|
| 残高が十分 | 1,000円 / 500円 | 1000 ≥ 500 → 真 | 出金完了 |
| 残高が不足 | 300円 / 500円 | 300 ≥ 500 → 偽 | 残高不足エラー |
| 境界値（等しい） | 500円 / 500円 | 500 ≥ 500 → 真 | 出金完了 |
| 境界値のすぐ外 | 499円 / 500円 | 499 ≥ 500 → 偽 | 残高不足エラー |
変数をガード条件に使う例
ガード条件には、システム内部の変数を使うこともできます。保険請求システムの例を以下に示します。
| イベント | ガード条件 | 遷移 | 意味 |
|---|---|---|---|
| goBack | [x == acc] | Closed → Accepted | acc（Accepted からクローズ）の場合、Accepted に戻る |
| goBack | [x == act] | Closed → Activated | act（Activated からクローズ）の場合、Activated に戻る |
同じ Closed ステートからの goBack イベントでも、変数 x の値によって遷移先が変わります。この場合、x の値ごとに別々のテストケースが必要です。
ポイント：ガード条件の数だけ遷移先が増えます。遷移カバレッジ（0スイッチ）を達成するには、各ガード条件が真になるテストケースを少なくとも1件ずつ用意する必要があります。
状態遷移表との関係
状態遷移図を表形式にしたものが状態遷移表です。
図は全体の流れを把握しやすく、表は網羅性の確認（テストケース漏れの検出）に優れています。両方を併用するのが効果的です。
カバレッジ基準
| 基準 | 別名 | 説明 | テストケース数の目安 |
|---|---|---|---|
| 全状態カバレッジ | — | 全ての状態を少なくとも1回通過する | 少ない |
| 全遷移カバレッジ | 0スイッチカバレッジ | 全ての遷移（矢印）を少なくとも1回通過する | 中程度 |
| 全遷移ペアカバレッジ | 1スイッチカバレッジ | 連続する2つの遷移の全組み合わせを網羅する | 多い |
JSTQB AL TAのシラバスでは、全遷移カバレッジ（0スイッチ） の達成が推奨されています。
0スイッチと1スイッチ
Nスイッチカバレッジとは、連続するN+1個の遷移の全組み合わせをカバーするという考え方です。
0スイッチカバレッジ（全遷移カバレッジ）
すべての個別の遷移を少なくとも1回実行します。
ログイン機能の例では、以下の5遷移を全てカバーするテストケースが必要です。
| # | 遷移 | テストシナリオ例 |
|---|---|---|
| T1 | 未ログイン → ログイン済み | 正しい認証情報でログイン |
| T2 | 未ログイン → エラー表示 | 誤った認証情報でログイン |
| T3 | ログイン済み → 未ログイン | ログアウトボタンを押す |
| T4 | ログイン済み → 未ログイン | 一定時間操作せずタイムアウト |
| T5 | エラー表示 → 未ログイン | エラー画面から再試行 |
最低3テストケースで全5遷移をカバーできます。
TC1: [開始] → T1（ログイン成功） → T3（ログアウト）
TC2: [開始] → T1（ログイン成功） → T4（タイムアウト）
TC3: [開始] → T2（ログイン失敗） → T5（再試行）
1スイッチカバレッジ（全遷移ペアカバレッジ）
連続する2つの遷移の組み合わせを全てカバーします。0スイッチより多くの欠陥（特定の遷移の後にのみ発生する不具合）を検出できます。
ログイン機能での遷移ペア一覧：
| 遷移ペア | シナリオ |
|---|---|
| T1 → T3 | ログイン成功 → ログアウト |
| T1 → T4 | ログイン成功 → タイムアウト |
| T2 → T5 | ログイン失敗 → 再試行（→ 未ログインへ戻る） |
| T3 → T1 | ログアウト後 → 再ログイン成功 |
| T3 → T2 | ログアウト後 → ログイン失敗 |
| T4 → T1 | タイムアウト後 → 再ログイン成功 |
| T4 → T2 | タイムアウト後 → ログイン失敗 |
| T5 → T1 | 再試行後 → ログイン成功 |
| T5 → T2 | 再試行後 → ログイン失敗 |
0スイッチと1スイッチの選択基準：リスクが低いシステムは0スイッチ、ログインや決済など状態依存のバグが起きやすい機能は1スイッチが推奨されます。
テスト設計への活用
- 状態遷移図（または遷移表）を作成する
- カバレッジ基準を決める（例：全遷移カバレッジ）
- 各遷移を1回以上通過するテストシナリオを設計する
- 無効な遷移（仕様上存在しない遷移）も否定テストとして追加する
ポイント：状態遷移テストは、ログイン・注文フロー・デバイスの動作モードなど、有限の状態を持つ系に対して特に効果的です。