C#での依存性注入（DI）とは？初心者でも理解できる仕組みとそのメリットを解説

**依存性注入（Dependency Injection: DI）**は、C#や他のオブジェクト指向プログラミングにおいて、コードの柔軟性と保守性を高めるための設計手法です。特に初心者にとっては「依存性」と「注入」という言葉が少し難しく聞こえるかもしれませんが、この記事では分かりやすく説明し、具体例を通じてその利点を理解してもらうことを目指します。

依存性とは？
依存性注入（DI）とは何か？
依存性注入を使った例
依存性注入のメリット
依存性注入の実際の使用シーン
まとめ
1. 主要なポイント

依存性とは？

まず、「依存性」という言葉について説明しましょう。依存性とは、あるクラスやオブジェクトが他のクラスやオブジェクトに依存している状態を指します。例えば、Carクラスが動作するためにはEngineクラスが必要です。このとき、CarはEngineに依存していると言えます。

依存関係が強すぎると、コードの変更が難しくなったり、テストがしにくくなったりします。これを解決するための方法が「依存性注入（DI）」です。

依存性注入（DI）とは何か？

依存性注入とは、オブジェクトが必要とする「依存物」を外部から提供する方法のことです。具体的には、クラスが他のクラスを直接作成するのではなく、外部からそのクラスを渡す仕組みを指します。これにより、コードの再利用性やテストのしやすさが向上します。

例えば、あるクラスCarがEngineというクラスを使用するとします。DIを使わない場合、Carクラスは自分でEngineクラスをインスタンス化する必要があります。このように直接依存すると、CarクラスとEngineクラスが強く結びついてしまい、異なる種類のエンジンを使用したい場合に柔軟に対応できなくなります。また、Carクラスのテスト時にもEngineの実際のインスタンスを使用しなければならず、モックを使った単体テストが難しくなります。このようにすると、Carクラスは常に特定のEngineに依存してしまい、別のエンジンを使いたい場合に柔軟に変更できなくなります。

// DIを使用しない場合の例
public class Engine
{
    public void Start() => Console.WriteLine("Engine started");
}

public class Car
{
    private Engine _engine;

    public Car()
    {
        _engine = new Engine(); // CarがEngineの具体的なインスタンスを生成している
    }

    public void Drive()
    {
        _engine.Start();
        Console.WriteLine("Car is driving");
    }
}

このコードでは、CarクラスはEngineに強く依存しています。依存性注入を使うことで、CarクラスがEngineのインスタンスを直接生成せず、外部から渡してもらうことができます。

依存性注入を使った例

次に、依存性注入を使った例を見てみましょう。以下では、CarクラスのコンストラクタにEngineオブジェクトを注入する形になっています。

// DIを使用した場合の例
public class Engine
{
    public void Start() => Console.WriteLine("Engine started");
}

public class Car
{
    private readonly Engine _engine;

    // 依存性を注入する
    public Car(Engine engine)
    {
        _engine = engine;
    }

    public void Drive()
    {
        _engine.Start();
        Console.WriteLine("Car is driving");
    }
}

// 使用するコード
Engine myEngine = new Engine();
Car myCar = new Car(myEngine);
myCar.Drive();

このようにEngineオブジェクトを外部から渡すことで、Carクラスは特定のEngineの実装に依存しなくなります。この柔軟性により、異なる種類のエンジンを容易に差し替えることが可能です。

例えば、ElectricEngineクラスを作成し、それをCarに渡すだけで、ガソリンエンジンから電動エンジンに切り替えることができます。これにより、Carクラスのコードを変更せずに新しいエンジンを利用できます。

public class ElectricEngine : Engine
{
    public new void Start() => Console.WriteLine("Electric engine started");
}

// ElectricEngineを使う
Engine electricEngine = new ElectricEngine();
Car electricCar = new Car(electricEngine);
electricCar.Drive();

依存性注入のメリット

1. テストの容易さ

DIを使うことで、依存関係をモック（模擬）に差し替えてテストを行うことが容易になります。例えば、Engineクラスを模擬的なクラスに変更することで、エンジンの実際の挙動に依存しないテストが可能です。これにより、テストの精度と信頼性が向上します。

2. 柔軟性と拡張性

依存性を注入することで、クラスの実装を変更する際の影響を最小限に抑えることができます。異なる実装に簡単に差し替えることができるため、アプリケーションの要件変更にも柔軟に対応できます。

3. 単一責任の原則の遵守

依存性を外部から注入することで、クラスの責任が明確になります。Carクラスは「車を運転すること」に専念し、エンジンの生成は他の部分に任せることができます。このように、クラスが特定の責任にのみ集中することで、コードが理解しやすくなり、保守性が向上します。

依存性注入の実際の使用シーン

実際のC#プロジェクトでは、ASP.NET Coreでの依存性注入が非常に一般的です。ASP.NET Coreには組み込みの依存性注入コンテナがあり、サービスやコントローラーに必要な依存性を簡単に注入できます。

例えば、データベースアクセスのためのDbContextをコントローラーに注入することで、直接インスタンス化せずに必要な機能を利用できます。

public class HomeController : Controller
{
    private readonly ApplicationDbContext _context;

    public HomeController(ApplicationDbContext context)
    {
        _context = context;
    }

    public IActionResult Index()
    {
        var items = _context.Items.ToList();
        return View(items);
    }
}