なぜDependency Injectionなのか? ~関心の分離と疎結合~

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May 22, 24

スライド概要

本稿は「アーキテクチャを突き詰める Online Conference」における発表「なぜDependency Injectionなのか? ~関心の分離と疎結合~」の登壇資料となります。
現行、資料が下記にあるので合わせてどうぞ。

- https://zenn.dev/nuits_jp/articles/2024-05-22-why-dependency-injection
- https://github.com/nuitsjp/WhyDependencyInjection

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「持続可能なソフトウェア」の探求がライフワーク。C#、.NET、WPFあたりが住処。Microsoft MVP for Development Technologies(2017/01〜)。

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関連スライド

各ページのテキスト
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2024.05.22 なぜDependency Injectionなのか? ~関心の分離と疎結合~ Atsushi Nakamura Copyright 2024 @nuits_jp

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2024.05.22 Why Dependency Injection Goals of this session Copyright 2024 @nuits_jp Slide 2

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2024.05.22 Goals of this session 全員が 「なぜDependency Injectionなのか?」 理解すること Copyright 2024 @nuits_jp Slide 3

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2024.05.22 Why Dependency Injection About Me Copyright 2024 @nuits_jp Slide 4

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2024.05.22 About Me 中村 充志 / Atsushi Nakamura • リコージャパン株式会社 所属 • Enterprise(おもに金融)系SIerのITアーキテクト • 「持続可能なソフトウェア」の探求がライフワーク • Blog • Blog • X https://zenn.dev/nuits_jp https://www.nuits.jp @nuits_jp Copyright 2024 @nuits_jp Slide 5

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2024.05.22 Why Dependency Injection Today’s Contents Copyright 2024 @nuits_jp Slide 6

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2024.05.22 ブログ 本日お話する内容は、下記のブログに原稿と合わせて公開しています。 https://zenn.dev/nuits_jp/articles/2024-05-22-why-dependency-injection サンプルコードとPowerPointはGithubに「CC BY-SA 4.0」で公開しています。 https://github.com/nuitsjp/WhyDependencyInjection Copyright 2024 @nuits_jp Slide 7

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2024.05.22 Why Dependency Injection Introduction Copyright 2024 @nuits_jp Slide 8

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2024.05.22 Dependency Injection(DI)とは? 【定義】 • オブジェクトの依存関係を外部から注入する設計パターン。 • 自ら依存オブジェクトを生成せず、外部から提供される。 【メリット】 • 疎結合 : コンポーネント間の依存度を低減 • モジュール性 : コードの再利用が容易 • テスト容易性 : モックオブジェクトの注入が簡単 • 保守性 : コードの変更が容易で影響範囲が予測可能 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 9

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2024.05.22 歴史 • 1990年代中盤 Inversion of Control(IoC、制御の反転)の概念が登場 ライブラリからフレームワークへの進化の過程で登場 初期の依存管理 : サービスロケーターパターンの利用 • 1998年 Ralph JohnsonとBrian Footeが「Designing Reusable Classes」という論 文でDIを最初に提唱 • 2000年代初頭 IoCの実現手段としてDIが注目され始める。 • 2004年 マーティン・ファウラーが「Inversion of Control Containers and the Dependency Injection pattern」を発表。 急速にDIの概念が普及する。 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 10

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2024.05.22 初期の代表的なDIコンテナー 1. Spring Framework (Java) 2003年にロッド・ジョンソンが開発。DIをコア機能として提供し、 Javaコミュニティで広く普及。その後、多機能なWebフレームワー クへと進化。 2. Google Guice (Java) 2006年にリリース。アノテーションベースのDIを提供し、シンプル さと強力な機能で人気。 3. Unity (C#/.NET) 2008年にリリース。マイクロソフトが提供するDIコンテナで、.NET アプリケーションに広く利用されている。 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 11

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2024.05.22 近年の主要なDI採用フレームワーク 1. 2010年~ Angular (JavaScript/TypeScript) Googleが開発するフロントエンドフレームワーク。 2. 2017年~ NestJS (JavaScript/TypeScript) Kamil Myśliwiecが開発したサーバーサイドフレームワーク。 3. 2011年~ Laravel (PHP) PHP Webアプリケーション フレームワーク 4. 2016年~ ASP.NET Core (C#/.NET) マイクロソフトが提供するWebアプリケーションフレームワーク Copyright 2024 @nuits_jp Slide 12

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2024.05.22 誰もが一度は思っただろうこと・・・ Copyright 2024 @nuits_jp Slide 13

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2024.05.22 疑問 DIって分かりにくくない? Copyright 2024 @nuits_jp Slide 14

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2024.05.22 なぜなのか? Copyright 2024 @nuits_jp Slide 15

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2024.05.22 Why Dependency Injection Overview Copyright 2024 @nuits_jp Slide 16

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2024.05.22 Overview 「なぜDependency Injectionを利用するのか?」を理解する 実際のコードを見ながら、下記を解説していきます。 1. DIの解決する問題を再確認する(関心の分離と疎結合) 2. DI以外の解決手段を紹介 3. なぜDIが選ばれるのか? Copyright 2024 @nuits_jp Slide 17

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2024.05.22 Why Dependency Injection さあコードを見てみよう! Copyright 2024 @nuits_jp Slide 18

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2024.05.22 の、まえに! Copyright 2024 @nuits_jp Slide 19

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2024.05.22 Application Overview ※ アプリケーション「HatPepper」 • 位置情報から周辺の店舗を検索する 「コンソールアプリケーション」 • 「リクルートWebサービス」の 「グルメサーチAPI」を利用させていた だく (いつもお世話になっております。) ※「ホットペッパー」は株式会社リクルート様の登録商標です。 ※「HatPepper」は登録商標ではありません。安心。 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 20

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2024.05.22 Why Dependency Injection Architecture Copyright 2024 @nuits_jp Slide 21

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2024.05.22 コンポーネント図 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 22

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2024.05.22 クラス図 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 23

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2024.05.22 コンポーネント図 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 24

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2024.05.22 クラス図 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 25

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2024.05.22 関心が分離できていない Copyright 2024 @nuits_jp Slide 26

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2024.05.22 クラス図 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 27

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2024.05.22 クラス図 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 28

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2024.05.22 クラス図 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 29

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2024.05.22 クラス図 ? ? Copyright 2024 @nuits_jp Slide 30

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2024.05.22 依存関係による安定度と柔軟性のトレードオフ Copyright 2024 @nuits_jp Slide 31

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2024.05.22 依存関係による安定度と柔軟性のトレードオフ 依存する側 依存される側 安定度 柔軟性 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 32

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2024.05.22 依存関係による安定度と柔軟性のトレードオフ 依存する側 依存される側 変更! 安定度 柔軟性 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 33

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2024.05.22 依存関係による安定度と柔軟性のトレードオフ 影響発生 依存する側 依存される側 変更! 安定度 柔軟性 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 34

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2024.05.22 依存関係による安定度と柔軟性のトレードオフ 影響発生 依存する側 安定度 依存される側 変更! 低 高 柔軟性 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 35

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2024.05.22 依存関係による安定度と柔軟性のトレードオフ 依存する側 依存される側 低 高 変更! 安定度 柔軟性 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 36

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2024.05.22 依存関係による安定度と柔軟性のトレードオフ 依存する側 依存される側 低 高 別に興味 ないなあ… 変更! 安定度 柔軟性 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 37

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2024.05.22 依存関係による安定度と柔軟性のトレードオフ 依存する側 依存される側 安定度 低 高 柔軟性 高 低 別に興味 ないなあ… 変更! Copyright 2024 @nuits_jp Slide 38

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2024.05.22 依存関係による安定度と柔軟性のトレードオフ 依存する側 依存される側 安定度 低 高 柔軟性 高 低 安定度と柔軟性は トレードオフ! Copyright 2024 @nuits_jp Slide 39

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2024.05.22 逆説的に考えると・・・ Copyright 2024 @nuits_jp Slide 40

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2024.05.22 依存関係による安定度と柔軟性のトレードオフ 依存する側 依存される側 安定度 低 高 柔軟性 高 低 変更の影響を他に与えたくない側は、依存する側に設計すべし Copyright 2024 @nuits_jp Slide 41

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2024.05.22 依存関係による安定度と柔軟性のトレードオフ 依存する側 依存される側 安定度 低 高 柔軟性 高 低 変更の影響を受けたくない側は、依存される側に設計すべし。 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 42

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2024.05.22 という事で・・・ Copyright 2024 @nuits_jp Slide 43

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2024.05.22 コンポーネント図 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 44

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2024.05.22 コンポーネント図 依存の方向 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 45

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2024.05.22 コンポーネント図 柔軟性 安定度 依存の方向 Copyright 2024 @nuits_jp ① ④ ② ③ ③ ② ④ ① Slide 46

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2024.05.22 コンポーネント図 柔軟性 安定度 依存の方向 Copyright 2024 @nuits_jp ① ④ ② ③ ③ ② ④ ① Slide 47

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2024.05.22 コンポーネント図 柔軟性 安定度 依存の方向 Copyright 2024 @nuits_jp ① ④ ② ③ ③ ② ④ ① Slide 48

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2024.05.22 コンポーネント図 柔軟性 安定度 依存の方向 Copyright 2024 @nuits_jp ① ④⇒③ ② ③⇒② ③ ②⇒① ④⇒① ①⇒② Slide 49

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2024.05.22 コンポーネント図 柔軟性 安定度 依存の方向 Copyright 2024 @nuits_jp ① ④⇒③ ② ③⇒② ③ ②⇒① ④⇒① ①⇒② Slide 50

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2024.05.22 クラス図 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 51

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2024.05.22 コンポーネント図 柔軟性 安定度 依存の方向 ① ④⇒③ ② ③⇒② ③ ②⇒① ④⇒① ①⇒② 制御の方向 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 52

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2024.05.22 そんな事が可能か? Copyright 2024 @nuits_jp Slide 53

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2024.05.22 クラス図 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 54

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2024.05.22 クラス図 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 55

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2024.05.22 クラス図 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 56

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2024.05.22 クラス図 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 57

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2024.05.22 クラス図 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 58

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2024.05.22 利用箇所 After Before Copyright 2024 @nuits_jp Slide 59

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2024.05.22 Dependency Injection(DI)とは? 【定義】 • オブジェクトの依存関係を外部から注入する設計パターン。 • 自ら依存オブジェクトを生成せず、外部から提供される。 【メリット】 • 疎結合 : コンポーネント間の依存度を低減 • モジュール性 : コードの再利用が容易 • テスト容易性 : モックオブジェクトの注入が簡単 • 保守性 : コードの変更が容易で影響範囲が予測可能 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 60

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2024.05.22 コンポーネント図 柔軟性 安定度 依存の方向 ① ④⇒③ ② ③⇒② ③ ②⇒① ④⇒① ①⇒② 制御の方向 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 61

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2024.05.22 コンポーネント図 柔軟性 安定度 依存の方向 ① ④⇒③ ② ③⇒② ③ ②⇒① ④⇒① ①⇒② 制御の方向 依存性逆転の原則 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 62

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2024.05.22 世界一わかりやすいClean Architecture https://www.youtube.com/watch?v=pbCRHAM5NG0 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 63

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2024.05.22 初期化箇所 After Before Copyright 2024 @nuits_jp Slide 64

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2024.05.22 ということで・・・ Copyright 2024 @nuits_jp Slide 65

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2024.05.22 クラス図 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 66

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2024.05.22 クラス図 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 67

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2024.05.22 クラス図 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 68

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2024.05.22 コンポーネント図 柔軟性 安定度 依存の方向 ① ④⇒③ ② ③⇒② ③ ②⇒① ④⇒① ①⇒② 制御の方向 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 69

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2024.05.22 クラス図 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 70

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2024.05.22 Why Dependency Injection Appy Dependency Injection Container! Copyright 2024 @nuits_jp Slide 71

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2024.05.22 DI Container Container未使用 Container使用 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 72

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2024.05.22 DI Container Container未使用 Container使用 インターフェースと実体のマップが 宣言的で明確 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 73

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2024.05.22 DI Container Container未使用 Container使用 インターフェースと実体のマップが コード上不明確で手続き的 インターフェースと実体のマップが 宣言的で明確 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 74

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2024.05.22 DI Containerを使うメリット 1. わかりやすい 2. インスタンスの生成方法を柔軟に制御可能 1. シングルトン 2. 都度生成 3. キャッシング 4. AOPの適用 5. などなど 3. 依存関係の変更の吸収 オブジェクト生成個所を個別に修正して回る必要がない DI PatternにDI Containerは必須ではない。 が、利用しない理由もない。 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 75

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2024.05.22 Why Dependency Injection Dependency Injection and Paradigm Shift Copyright 2024 @nuits_jp Slide 76

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2024.05.22 DIは難しいか? むずかしい なぜか? パラダイムシフト でも・・・ なれます なぜなら パラダイムシフトでしかないから Copyright 2024 @nuits_jp Slide 77

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2024.05.22 DIの設計はシンプル Copyright 2024 @nuits_jp Slide 78

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2024.05.22 で、DI以外の方法ないの? Copyright 2024 @nuits_jp Slide 79

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2024.05.22 歴史 • 1990年代中盤 Inversion of Control(IoC)の概念が登場 ライブラリからフレームワークへの進化の過程で登場 初期の依存管理 : サービスロケーターパターンの利用 • 1998年 Ralph JohnsonとBrian Footeが「Designing Reusable Classes」という論 文でDIを最初に提唱 • 2000年代初頭 IoCの実現手段としてDIが注目され始める。 • 2004年 マーティン・ファウラーが「Inversion of Control Containers and the Dependency Injection pattern」を発表 急速にDIの概念が普及する。 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 80

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2024.05.22 Why Dependency Injection Service Locator Pattern Copyright 2024 @nuits_jp Slide 81

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2024.05.22 利用箇所 蜜結合 Service Locator Copyright 2024 @nuits_jp Dependency Injection Slide 82

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2024.05.22 利用箇所 蜜結合 Service Locator Dependency Injection 近い Copyright 2024 @nuits_jp Slide 83

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2024.05.22 利用箇所 蜜結合 Service Locator Dependency Injection Push型 Pull型 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 84

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2024.05.22 初期化処理 蜜結合 Service Locator Copyright 2024 @nuits_jp Dependency Injection Slide 85

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2024.05.22 初期化処理 蜜結合 Service Locator Dependency Injection 完全一致 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 86

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2024.05.22 あれ?Service Locatorって、いいところどりじゃ? Copyright 2024 @nuits_jp Slide 87

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2024.05.22 歴史 • 1990年代中盤 Inversion of Control(IoC)の概念が登場 ライブラリからフレームワークへの進化の過程で登場 初期の依存管理 : サービスロケーターパターンの利用 • 1998年 Ralph JohnsonとBrian Footeが「Designing Reusable Classes」という論 文でDIを最初に提唱 • 2000年代初頭 IoCの実現手段としてDIが注目され始める。 • 2004年 マーティン・ファウラーが「Inversion of Control Containers and the Dependency Injection pattern」を発表 急速にDIの概念が普及する。 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 88

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2024.05.22 なにが違うのか? Copyright 2024 @nuits_jp Slide 89

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2024.05.22 なにが違うのか? Service Locator Dependency Injection 依存関係が増える Copyright 2024 @nuits_jp Slide 90

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2024.05.22 依存関係の競合 Service Locatorが依存するコンポーネントとアプリのコンポーネントが競合す る可能性がある。 「未来永劫、バージョン競合が発生しない保証」はしようがない。 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 91

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2024.05.22 テストの並行性問題 Service Locatorは基本的にStaticなレジストリになる。 そのためテスト時にスタブを差し替えたい場合、ケースAで差し替えた 結果、並行で実行していたケースBに影響を与え、エラーとなることが ある。 レジストリに「Thread local storage Pattern」を適用して回避するこ とも考えられるが、それは設計をより複雑化する。 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 92

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2024.05.22 そもそも・・・ Copyright 2024 @nuits_jp Slide 93

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2024.05.22 DIは難しいか? むずかしい なぜか? パラダイムシフト でも・・・ なれます なぜなら パラダイムシフトでしかないから Copyright 2024 @nuits_jp Slide 94

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2024.05.22 どちらがヘビーか? Service Locator Dependency Injection パラダイムの変化 依存関係の増加 複雑性の増加 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 95

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2024.05.22 ところで・・・ Copyright 2024 @nuits_jp Slide 96

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2024.05.22 歴史 • 1990年代中盤 Inversion of Control(IoC、制御の反転)の概念が登場 ライブラリからフレームワークへの進化の過程で登場 初期の依存管理 : サービスロケーターパターンの利用 • 1998年 Ralph JohnsonとBrian Footeが「Designing Reusable Classes」という論 文でDIを最初に提唱 • 2000年代初頭 IoCの実現手段としてDIが注目され始める。 • 2004年 マーティン・ファウラーが「Inversion of Control Containers and the Dependency Injection pattern」を発表。 急速にDIの概念が普及する。 Copyright 2024 @nuits_jp Slide 97

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2024.05.22 Why Dependency Injection まとめ Copyright 2024 @nuits_jp Slide 98

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2024.05.22 まとめ 1. Dependency Injectionは 1. 関心を分離し 2. 疎結合を保ちつつ 3. 依存方向を任意に設計可能にする 2. Dependency Injectionは 1. むずかしい 2. 主にパラダイムシフトが要因 3. なので慣れる 3. Dependency Injectionは 1. 最高!ではない 2. が、この20年、人類はそれ以上のものを生み出せていない Copyright 2024 @nuits_jp Slide 99

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2024.05.22 という訳で・・・ Copyright 2024 @nuits_jp Slide 100

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2024.05.22 Goals of this session みなさん 「なぜDependency Injectionなのか?」 理解できましたね? Copyright 2024 @nuits_jp Slide 101

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2024.05.22 Thank You! Any Questions? Copyright 2024 @nuits_jp Slide 102