プロジェクト依存関係の設定

Mavenベースの環境でSpring Coreライブラリを導入する場合、以下のようなPOM構成を採用します。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <groupId>jp.tech.demo</groupId>
    <artifactId>spring-ioc-demo</artifactId>
    <version>1.0.0</version>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-context</artifactId>
            <version>5.3.30</version>
        </dependency>
    </dependencies>

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
                <configuration>
                    <source>17</source>
                    <target>17</target>
                </configuration>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
</project>

XMLによるコンテナ設定とビーン定義

SpringのIoCコンテナは、外部設定ファイルで管理対象のオブジェクト（ビーン）とその依存関係を宣言的に定義します。主な設定特性は以下の通りです。

• スコープ（scope）: singleton（デフォルト、コンテナ起動時に1回だけ生成）、prototype（参照取得時に毎回新規生成）。Web環境ではrequestやsession、global-sessionも利用可能です。
• ライフサイクル: シングルトンビーンはコンテナと同期して生成・破棄されます。プロトタイプビーンは使用後にJVMのガベージコレクションによって回收されます。

依存関係の解決手法として、「コンストラクタ経由」「Setterメソッド経由」「コレクション注入」の3つのパターンを実装します。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
        https://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">

    <!-- コンストラクタインジェクション -->
    <bean id="userService" class="jp.tech.demo.service.UserService">
        <constructor-arg name="repository" ref="userRepository"/>
        <constructor-arg name="cacheEnabled" value="true"/>
    </bean>
    <bean id="userRepository" class="jp.tech.demo.repository.UserRepository"/>

    <!-- セッターインジェクション -->
    <bean id="reportGenerator" class="jp.tech.demo.util.ReportGenerator" scope="prototype">
        <property name="outputFormat" value="PDF"/>
        <property name="theme" value="corporate"/>
    </bean>

    <!-- コレクションデータの入力 -->
    <bean id="systemConfig" class="jp.tech.demo.config.SystemConfig">
        <property name="enabledModules">
            <set>
                <value>auth</value>
                <value>logging</value>
                <value>metrics</value>
            </set>
        </property>
        <property name="defaultTimeoutMs">
            <list>
                <value>5000</value>
                <value>10000</value>
                <value>15000</value>
            </list>
        </property>
        <property name="routingRules">
            <map>
                <entry key="/api/v1/users" value="readReplica"/>
                <entry key="/api/v1/orders" value="primaryDB"/>
            </map>
        </property>
    </bean>

</beans>

コンテナの初期化とビーン取得

設定ファイルを解析してIoCコンテナを起動し、管理下のオブジェクトを取得します。代表的な実装として、クラスパス配下から設定を検索するClassPathXmlApplicationContextを使用します。コンテナ自体はApplicationContextインターフェースとして扱え、シングルトンおよびプロトタイプの両方をサポートします。

package jp.tech.demo.runner;

import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;

public class AppBootstrapper {
    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("spring-config.xml");

        // コンストラクタ注入されたサービスの取得
        var userService = context.getBean("userService", jp.tech.demo.service.UserService.class);
        System.out.println("UserService initialized: " + userService);

        // セッター注入＋プロトタイプスコープの確認（別インスタンスが生成される）
        var reportA = context.getBean("reportGenerator", jp.tech.demo.util.ReportGenerator.class);
        var reportB = context.getBean("reportGenerator", jp.tech.demo.util.ReportGenerator.class);
        System.out.println("Prototype verification: " + (reportA != reportB));

        // コレクション注入された設定クラスの検証
        var sysConfig = context.getBean("systemConfig", jp.tech.demo.config.SystemConfig.class);
        System.out.println("Active modules: " + sysConfig.getEnabledModules());
        System.out.println("Timeout settings: " + sysConfig.getDefaultTimeoutMs());
    }
}

制御の反転（IoC）と依存性注入の原理

従来のオブジェクト指向設計では、各クラスが自身の依存先を内部的にnew演算子などで直接インスタンス化していました。この手順はモジュール間の結合度を高め、保守性やテスト効率の低下を招きます。

Springが導入するIoC（Inversion of Control：制御の反転）は、オブジェクトの生成フロー、結合タイミング、生存期間をアプリケーションコードから隔離し、専用に用意されたコンテナ側に委譲する設計思想です。これにより「具体的な実装クラスに依存せず、抽象または外部設定に対して動作する」という疎結合な構造が保証されます。

DI（Dependency Injection：依存性注入）は、このIoCを実現するための標準的な実装手法です。コンテナ側が準備した依存オブジェクトを、呼び出し側のコンストラクタ引数やSetterメソッドを通じて受け渡す仕組みを提供します。開発者は内部状態の組み立て処理から解放され、コアビジネスロジックの実装や、ユニットテスト時のスタブ・モック注入に専念できるようになります。