using System;
using System.Diagnostics;
using System.Threading;
using System.Windows.Forms;
using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;

namespace WindowsFormsDiExample
{
    /// <summary>
    /// <see cref="Form"/> インスタンスを生成するファクトリーを表します。
    /// </summary>
    public interface IFormFactory
    {
        /// <summary>
        /// 指定した <see cref="Form"/> 型のインスタンスを生成します。
        /// </summary>
        /// <typeparam name="T">生成する <see cref="Form"/> 型。</typeparam>
        /// <returns>生成された <see cref="Form"/> インスタンス。</returns>
        T Create<T>() where T : Form;
    }

    /// <summary>
    /// <see cref="Form"/> インスタンスの生成を提供します。
    /// </summary>
    public class FormFactory : IFormFactory
    {
        private readonly IServiceProvider _provider;

        /// <summary>
        /// <see cref="FormFactory"/> の新しいインスタンスを生成します。
        /// </summary>
        /// <param name="provider"><see cref="IServiceProvider"/> オブジェクト。</param>
        public FormFactory(IServiceProvider provider)
        {
            // 本クラスでは意図的に Service Locator パターンを採用している。
            _provider = provider;
        }

        /// <inheritdoc/>
        public T Create<T>() where T : Form
        {
            IServiceScope scope = null;
            var isDisposed = 0;

            try
            {
                // Form のライフサイクルに対応する専用のスコープを生成する。
                scope = _provider.CreateScope();

                // Form インスタンスを生成する。
                T form = scope.ServiceProvider.GetRequiredService<T>();

                // Form の HandleDestroyed または Dispose でスコープを破棄する。
                form.HandleDestroyed += (s, e) => DisposeScope<T>(scope, ref isDisposed);
                form.Disposed += (s, e) => DisposeScope<T>(scope, ref isDisposed);

                return form;
            }
            catch
            {
                // 例外が発生した場合、スコープを破棄する。
                DisposeScope<T>(scope, ref isDisposed);
                throw;
            }
        }

        /// <summary>
        /// 指定したスコープを破棄します。
        /// </summary>
        /// <param name="scope">破棄する <see cref="IServiceScope"/> オブジェクト。</param>
        /// <param name="disposed">スコープが既に破棄されているかどうかを示す値。</param>
        private void DisposeScope<T>(IServiceScope scope, ref int disposed)
        {
            // 未処理の場合、スコープを破棄する。
            if (Interlocked.Exchange(ref disposed, 1) == 0)
            {
                scope.Dispose();
                Debug.Print($"Scope for '{typeof(T).Name}' disposed.");
            }
        }
    }
}

using System;
using System.Windows.Forms;
using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;

namespace WindowsFormsDiExample
{
    internal static class Program
    {
        /// <summary>
        /// アプリケーションのメインエントリポイントです。
        /// </summary>
        [STAThread]
        static void Main()
        {
            Application.EnableVisualStyles();
            Application.SetCompatibleTextRenderingDefault(false);

            using (ServiceProvider sp = BuildServiceCollection())
            {
                Form1 mainForm = sp.GetRequiredService<Form1>();
                Application.Run(mainForm);
            }
        }

        /// <summary>
        /// DI コンテナを構築し、必要なサービスを登録します。
        /// </summary>
        /// <returns>構築された <see cref="IServiceProvider"/> オブジェクト。</returns>
        private static ServiceProvider BuildServiceCollection()
        {
            var services = new ServiceCollection();

            // Form
            services.AddTransient<Form1>();
            services.AddTransient<Form2>();
            services.AddTransient<Form3>();

            // Service
            services.AddScoped<IUserUseCase, UserUseCase>();
            services.AddScoped<IDbSession, DbSession>();

            // Factory
            services.AddSingleton<IFormFactory, FormFactory>();
            services.AddSingleton<IDbSessionFactory, DbSessionFactory>();

            return services.BuildServiceProvider();
        }
    }
}

using System;
using System.Windows.Forms;

namespace WindowsFormsDiExample
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        private readonly IFormFactory _formFactory;

        public Form1(IFormFactory formFactory)
        {
            InitializeComponent();
            _formFactory = formFactory;
        }

        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            using (Form2 form2 = _formFactory.Create<Form2>())
            {
                form2.ShowDialog();
            }
        }
    }
}