依存性の注入(DI)とは

依存性の注入(Dependency Injection/DI) とは、クラスが必要とする他のクラス(依存オブジェクト)を、外部から渡す設計パターンのことです。

簡単に言うと、「クラスの中で必要なものを自分で作るのではなく、外から受け取る」ということです。

依存性って何?

まず「依存性」について理解しましょう。あるクラスAが、別のクラスBを使って動作する場合、「クラスAはクラスBに依存している」と言います。

DIを使わない場合の問題点

具体例を見てみましょう。メール送信機能を持つクラスを考えます。

BadExample.java

public class UserService {
    private EmailService emailService;
    
    public UserService() {
        // クラス内部でEmailServiceを直接生成
        this.emailService = new EmailService();
    }
    
    public void registerUser(String email) {
        // ユーザー登録処理
        System.out.println("ユーザーを登録しました");
        
        // メール送信
        emailService.sendEmail(email, "登録完了");
    }
}

public class EmailService {
    public void sendEmail(String to, String message) {
        System.out.println("メール送信: " + to + " - " + message);
    }
}

このコードには以下のような問題があります:

テストがしにくい: UserServiceをテストする際、実際にメールが送信されてしまう
変更に弱い: EmailServiceの実装を変えたい場合、UserServiceも修正が必要
再利用性が低い: 別のメール送信方法を使いたくても、UserServiceを書き換える必要がある

DIを使った場合

では、依存性の注入を使った場合はどうなるでしょうか。

GoodExample.java

// メール送信のインターフェース
public interface IEmailService {
    void sendEmail(String to, String message);
}

// 実際のメール送信実装
public class EmailService implements IEmailService {
    @Override
    public void sendEmail(String to, String message) {
        System.out.println("メール送信: " + to + " - " + message);
    }
}

// テスト用のダミー実装
public class MockEmailService implements IEmailService {
    @Override
    public void sendEmail(String to, String message) {
        System.out.println("(テスト)メール送信: " + to + " - " + message);
    }
}

public class UserService {
    private IEmailService emailService;
    
    // コンストラクタで依存オブジェクトを受け取る(これがDI!)
    public UserService(IEmailService emailService) {
        this.emailService = emailService;
    }
    
    public void registerUser(String email) {
        System.out.println("ユーザーを登録しました");
        emailService.sendEmail(email, "登録完了");
    }
}

使用例

UseCase.java

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 本番環境
        IEmailService emailService = new EmailService();
        UserService userService = new UserService(emailService);
        userService.registerUser("user@example.com");
        
        // テスト環境
        IEmailService mockEmailService = new MockEmailService();
        UserService testUserService = new UserService(mockEmailService);
        testUserService.registerUser("test@example.com");
    }
}

DIの3つの注入方法

依存性を注入する方法は主に3つあります。

1. コンストラクタ注入(推奨)

ConstructorInjection.java

public class UserService {
    private final IEmailService emailService;
    
    // コンストラクタで注入
    public UserService(IEmailService emailService) {
        this.emailService = emailService;
    }
}

メリット

必須の依存性を明示できる
イミュータブル(不変)なオブジェクトを作れる

2. セッター注入

SetterInjection.java

public class UserService {
    private IEmailService emailService;
    
    // セッターメソッドで注入
    public void setEmailService(IEmailService emailService) {
        this.emailService = emailService;
    }
}

メリット

オプショナルな依存性に適している
依存性を後から変更できる

3. インターフェース注入

InterfaceInjection.java

// 注入用のインターフェース
public interface IEmailServiceInjector {
    void injectEmailService(IEmailService emailService);
}

public class UserService implements IEmailServiceInjector {
    private IEmailService emailService;
    
    @Override
    public void injectEmailService(IEmailService emailService) {
        this.emailService = emailService;
    }
}

メリット

注入方法を明示的に定義できる

デメリット

実装が複雑になりがち

Spring BootでのDI

実際の開発では、DIコンテナ(DI Container)と呼ばれるフレームワークを使うことが多いです。Spring Bootを例に見てみましょう。

DIコンテナ：依存性の注入を自動で行ってくれる仕組みのこと。開発者が手動でnewしてオブジェクトを渡さなくても、フレームワークが自動的に必要なオブジェクトを生成し、注入してくれます。

SpringBootExample.java

import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;

@Service
public class EmailService implements IEmailService {
    @Override
    public void sendEmail(String to, String message) {
        System.out.println("メール送信: " + to + " - " + message);
    }
}

@Service
public class UserService {
    private final IEmailService emailService;
    
    // @Autowiredアノテーションで自動的に注入される
    @Autowired
    public UserService(IEmailService emailService) {
        this.emailService = emailService;
    }
    
    public void registerUser(String email) {
        System.out.println("ユーザーを登録しました");
        emailService.sendEmail(email, "登録完了");
    }
}

Spring Bootでは、@Serviceや@Componentなどのアノテーションを付けることで、自動的にDIコンテナがオブジェクトを管理してくれます。

DIのメリット

テストが簡単：モック(テスト用の偽物)を注入できる
疎結合：クラス間の依存関係が緩やかになり、変更の影響が他のクラスに波及しにくくなる
再利用性向上：同じクラスを異なる依存性で使い回せる
保守性向上：変更が局所化され、修正が楽になる

まとめ

クラス内部で依存オブジェクトを生成せず、外部から受け取る
テストしやすく、変更に強いコードになる
Spring BootなどのフレームワークがDIを自動化してくれる