ServiceクラスとDIの関係を理解しよう！Spring初心者向け依存性注入入門

新人と先輩の会話形式で理解しよう

新人

「先輩、SpringのプロジェクトでServiceクラスってよく出てきますけど、これって何をするクラスなんですか？」

先輩

「Serviceクラスは、アプリケーションのビジネスロジックを担当するクラスだよ。コントローラとリポジトリの間で、実際の処理をまとめる役割があるんだ。」

新人

「なるほど。じゃあ、DIっていう依存性注入とServiceクラスはどう関係しているんですか？」

先輩

「DIは、必要なオブジェクトを自動的に用意して渡してくれる仕組みだよ。Serviceクラスを使うときも、このDIを使ってコントローラから呼び出すのが一般的なんだ。」

新人

「手動でnewしなくてもいいってことですね。それなら便利そうです！」

先輩

「そうだね。今回はPleiades＋Gradle環境を前提に、ServiceクラスとDIの基本を説明していくよ。」

1. Serviceクラスとは？

SpringにおけるServiceクラスは、アプリケーションのビジネスロジックを集約して実装する役割を持っています。Webアプリケーションでは、Controllerがユーザーからのリクエストを受け取り、必要な処理をServiceクラスに依頼します。その後、Serviceクラスが必要に応じてRepositoryや他のサービスを利用して処理を行い、結果をControllerに返します。

この構成を使うことで、Controllerは画面表示やリクエスト処理のみに集中でき、ビジネスロジックはServiceクラスに分離されます。結果として、コードが読みやすくなり、保守性が向上します。

Serviceクラスは通常、@Serviceアノテーションを付与してSpringコンテナにBeanとして登録します。こうすることで、DIを使って他のクラスから呼び出せるようになります。


import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class UserService {
    public String getUserName() {
        return "山田太郎";
    }
}

この例ではUserServiceがServiceクラスで、ユーザー名を返す処理を実装しています。

2. DI（依存性注入）とは何か

DI（Dependency Injection）は、クラスが必要とするオブジェクトを外部から注入する仕組みです。SpringはDIコンテナとして、アプリケーション内のオブジェクト（Bean）を生成・管理し、必要に応じて自動的に注入します。

これにより、開発者が自分でnewを使ってインスタンスを生成する必要がなくなり、コードがシンプルになり、テストや保守が容易になります。

例えば、ControllerがUserServiceを利用する場合、DIを使うと次のように書けます。


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

@Controller
public class UserController {

    @Autowired
    private UserService userService;

    public String showUser() {
        return "ユーザー名: " + userService.getUserName();
    }
}

この例では@Autowiredを使って、SpringがUserServiceのインスタンスを自動で注入しています。PleiadesでGradleプロジェクトを作成し、ControllerとServiceを同じベースパッケージ配下に配置すれば、コンポーネントスキャンにより自動的にBean登録されます。

DIを使うことで、Controllerがビジネスロジックの実装に依存せず、別の実装に差し替えることも容易になります。これが、ServiceクラスとDIの関係における最大の利点です。

3. ServiceクラスとDIを組み合わせるメリット

SpringでServiceクラスとDI（依存性注入）を組み合わせる最大のメリットは、開発効率と保守性の向上です。Controllerが直接ビジネスロジックを持たず、Serviceクラスに処理を委譲することで、役割が明確になりコードの見通しが良くなります。

また、ServiceクラスはDIによりControllerへ自動的に注入されるため、newでインスタンスを生成する必要がありません。これにより、コード量の削減や依存関係の管理が容易になります。

さらに、テスト時にはServiceクラスをモックに差し替えることができるため、単体テストの実施も簡単になります。例えば、実際のデータベースにアクセスせず、テスト専用の実装をDIで注入して動作確認できます。

このように、ServiceクラスとDIを組み合わせることは、アプリケーション開発において非常に有効な設計パターンです。

4. @Serviceと@Autowiredを使った依存性注入の例

ここでは、@Serviceと@Autowiredを使った依存性注入の具体例を見ていきましょう。開発環境はPleiades＋Gradleを前提にします。

まずは、ユーザー情報を扱うServiceクラスを作成します。このクラスには@Serviceアノテーションを付与し、SpringコンテナにBeanとして登録します。


import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class UserService {

    public String getUserInfo() {
        return "ユーザー情報：山田太郎（ID:001）";
    }
}

次に、このUserServiceを利用するControllerクラスを作成します。Controllerでは@Autowiredを使い、SpringにUserServiceのインスタンスを自動で注入させます。


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

@Controller
public class UserController {

    @Autowired
    private UserService userService;

    public String displayUserInfo() {
        return userService.getUserInfo();
    }
}

このコードでは、ControllerがUserServiceのインスタンス生成を行わず、Springが自動で注入します。これにより、コードの依存関係が明確になり、保守やテストがしやすくなります。

5. 実際のMVC構成でのServiceクラス利用例

実際のSpring MVC構成では、Controller、Service、Repositoryの三層構造でアプリケーションを設計することが多いです。この構造により、各層が独立し、役割分担が明確になります。

ここでは、簡単なユーザー管理機能を例に、MVC構成でServiceクラスを利用する方法を説明します。

Repositoryクラス（データ取得担当）


import org.springframework.stereotype.Repository;

@Repository
public class UserRepository {

    public String findUserNameById(String userId) {
        // 本来はデータベースから取得する処理
        if("001".equals(userId)) {
            return "山田太郎";
        }
        return "不明なユーザー";
    }
}

Serviceクラス（ビジネスロジック担当）


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

@Service
public class UserService {

    @Autowired
    private UserRepository userRepository;

    public String getFormattedUserInfo(String userId) {
        String name = userRepository.findUserNameById(userId);
        return "ユーザー情報：" + name + "（ID:" + userId + "）";
    }
}

Controllerクラス（画面制御担当）


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

@Controller
public class UserController {

    @Autowired
    private UserService userService;

    public String showUser(String userId) {
        return userService.getFormattedUserInfo(userId);
    }
}

この例では、ControllerはユーザーIDを受け取り、Serviceクラスを経由してユーザー情報を取得します。ServiceクラスはRepositoryからデータを取得し、整形してControllerに返します。

この構成により、データ取得方法を変更する場合でもServiceクラスやControllerのコードに大きな修正を加える必要がなくなります。また、テスト時にはRepositoryをモック化することで、データベースに依存しないテストが可能になります。

このように、ServiceクラスとDIはSpring MVCにおける重要な設計要素であり、アプリケーションの柔軟性と保守性を高めるために欠かせません。

6. Serviceクラス設計時のベストプラクティス

SpringでServiceクラスを設計する際には、いくつかのベストプラクティスを押さえておくと、保守性や再利用性が大きく向上します。まず、Serviceクラスはあくまでビジネスロジックを担当する層であり、画面表示やHTTPリクエストの処理は行わないようにしましょう。これにより、Controllerとの役割分担が明確になります。

次に、Serviceクラスのメソッドはできるだけ小さく保ち、単一責任を持たせます。例えば「ユーザー登録」と「メール送信」を1つのメソッドでまとめてしまうのではなく、それぞれを別のメソッドに分けることで、処理のテストや修正が容易になります。

また、Serviceクラス内で直接データベースアクセスコードを書くのではなく、Repositoryクラスを経由するようにします。これにより、データアクセス層とビジネスロジック層の分離が保たれます。

さらに、定数値や設定値をServiceクラスにハードコードするのではなく、設定ファイルや外部リソースから読み込む設計にすると、将来的な変更に柔軟に対応できます。

7. DIを使う際の注意点（循環依存やスコープ管理など）

DI（依存性注入）は非常に便利な仕組みですが、使い方を誤るとエラーや予期せぬ動作を引き起こすことがあります。その代表的な例が循環依存です。これは、AクラスがBクラスを注入し、同時にBクラスがAクラスを注入してしまうケースです。この場合、SpringはBean生成時に依存関係を解決できず、起動時にエラーになります。循環依存が発生した場合は、設計を見直して依存方向を一方通行にするか、間にインターフェースを挟むなどして解決します。

もう一つの重要な注意点はBeanのスコープ管理です。SpringのBeanはデフォルトでシングルトンスコープであり、アプリケーション全体で1つのインスタンスが共有されます。そのため、スレッド間で状態を持つフィールドを利用すると競合が発生する可能性があります。状態を持たせる必要がある場合は、@Scope("prototype")やリクエストスコープなど適切なスコープを設定します。

また、@Autowiredによる自動注入は便利ですが、複数のBeanが候補になる場合は@Qualifierを使って明示的に指定しないと、NoUniqueBeanDefinitionExceptionが発生します。特にプロジェクトが大規模化すると同じ型のServiceクラスが増えるため、Bean名の指定は重要です。


@Autowired
@Qualifier("userService")
private UserService userService;

8. ServiceクラスとDIを学ぶためのおすすめ練習方法

SpringのServiceクラスとDI（依存性注入）をしっかり理解するためには、実際に手を動かして学ぶのが一番です。以下は、Pleiades＋Gradle環境を使った初心者向けの練習方法です。

まずは、簡単な「メッセージ表示アプリ」を作ってみましょう。Repositoryクラスでメッセージデータを返し、Serviceクラスでメッセージの整形を行い、Controllerで表示するという三層構造を実装します。

練習の手順は以下の通りです。

① PleiadesでGradleプロジェクトを作成する
② Repositoryクラスを作成し、データ取得メソッドを実装する
③ Serviceクラスを作成し、Repositoryのデータを加工する
④ Controllerクラスを作成し、Serviceのメソッドを呼び出す
⑤ @Autowiredを使って依存性注入を設定する
⑥ 実行して結果を確認する

例えば以下のようなコードになります。

MessageRepository


import org.springframework.stereotype.Repository;

@Repository
public class MessageRepository {
    public String getMessage() {
        return "Spring DIの練習中です";
    }
}

MessageService


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

@Service
public class MessageService {

    @Autowired
    private MessageRepository messageRepository;

    public String formatMessage() {
        return "[メッセージ] " + messageRepository.getMessage();
    }
}

MessageController


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

@Controller
public class MessageController {

    @Autowired
    private MessageService messageService;

    public String showMessage() {
        return messageService.formatMessage();
    }
}

このような小さなアプリを繰り返し作ることで、ServiceクラスとDIの仕組みが自然と理解できるようになります。また、Serviceクラスをインターフェース化して複数の実装クラスを用意し、DIで切り替える練習をすると、より実践的なスキルが身につきます。

最初はシンプルな構成から始め、徐々に複雑なロジックや複数のService間連携に挑戦することで、Springアプリケーションの設計力が高まります。