依存性の注入 (DI) の基礎

CoddyのC#ジャーニー「オブジェクト指向プログラミング」セクションの一部。レッスン 46/70。

Dependency Injection（DI）とは、class 自身が依存関係を作成するのではなく、外部から受け取る技法です。これにより、コードの柔軟性とテスト容易性が向上し、疎結合になります。

DI を使わない場合、クラスは独自の依存関係を作成するため、変更やテストが困難になります。

public class OrderService
{
    private EmailSender sender = new EmailSender();  // 密結合
    
    public void PlaceOrder() => sender.Send("Order placed");
}

DIでは、依存関係はコンストラクターを通じて渡されます。

public interface IMessageSender
{
    void Send(string message);
}

public class EmailSender : IMessageSender
{
    public void Send(string message) => Console.WriteLine("Email: " + message);
}

public class OrderService
{
    private IMessageSender sender;
    
    public OrderService(IMessageSender sender)
    {
        this.sender = sender;
    }
    
    public void PlaceOrder() => sender.Send("Order placed");
}

これで、OrderServiceはメール、SMS、テスト用のモック送信者のいずれを使用しているかを知る必要も、気にする必要もありません。オブジェクトが作成されるときに依存関係が「injected」されます。

IMessageSender emailSender = new EmailSender();
OrderService service = new OrderService(emailSender);
service.PlaceOrder();  // メール: 注文が完了しました

このパターンは、具象実装ではなく抽象化（インターフェース）に依存するという原則に従います。これにより、それを使用するclassを変更せずに実装を入れ替えられるため、単体テストの実施や柔軟なアーキテクチャの維持に不可欠です。

チャレンジ

簡単

依存性注入の力を示すロギングシステムを構築しましょう。ログの書き込み方法をハードコーディングする代わりに、具体的な仕組みを知らなくても、コンソール、ファイルのシミュレーション、その他あらゆるログ出力先で動作できる柔軟な Logger class を作成します。

コードを3つのファイルに分けて整理します。

ILogWriter.cs：Logging namespace に ILogWriter という名前の interface をDefineします。この interface は、あらゆるログ出力先に共通する契約を表し、メッセージがどこに書き込まれたかを説明する string を返す単一の method Write(string message) を持つ必要があります。
LogWriters.cs：Logging namespace に ILogWriter の2つの具体的な実装をCreateします。
- ConsoleLogWriter - its Write method は Console: {message} を返します
- FileLogWriter - constructor を通じて filename を受け取り、its Write method は File[{filename}]: {message} を返します
Logger.cs：Logging namespace に、constructor injection を通じて dependency を受け取る Logger class をCreateします。Logger は次のようにします。
- constructor を通じて ILogWriter を受け取り、private field に格納する
- 注入された writer に処理をdelegatesし、結果を返す Log(string message) method をhaveする
Program.cs：異なる2つの logger（1つは ConsoleLogWriter、もう1つは FileLogWriter）を作成して dependency injection を実演します。どの dependency が注入されるかによって、同じ Logger class の動作がどのように変わるかを示します。

2つの入力を受け取ります。

file logger 用の filename
ログに記録する message

ConsoleLogWriter を使用して Logger をCreateし、message をログに記録します。次に、FileLogWriter を使用して別の Logger をCreateし（入力の filename を使用）、同じ message をログに記録します。それぞれの結果を独自の行にPrintします。

たとえば、入力が app.log と System started の場合、出力は次のようになります。

Console: System started
File[app.log]: System started

Logger class 自体は決して変更されないことに注目してください。あらゆる ILogWriter 実装で動作します。これが dependency injection の本質です。Logger は抽象（interface）に依存し、具体的な実装は外部から "injected" されます。後から Logger class をまったく変更せずに、DatabaseLogWriter や CloudLogWriter を簡単にAddできます。

自分で試してみよう

using System;
using Logging;

class Program
{
    public static void Main(string[] args)
    {
        // 入力を読み取る
        string filename = Console.ReadLine();
        string message = Console.ReadLine();

        // TODO: ConsoleLogWriterを使用してLoggerを作成し、メッセージをログに記録する
        // 結果を出力する

        // TODO: FileLogWriterを使用して（filenameを使用）別のLoggerを作成し、同じメッセージをログに記録する
        // 結果を出力する
    }
}