9.サービスとリポジトリ

学習目標

• @Repository・@Service と DI（依存性の注入）で、Controller・Service・Repository を組み立てられる
• 接続情報を application.properties に集約できる
• ビジネスロジックを Service に集約する理由を説明できる
• レイヤードアーキテクチャの依存の向きと、変更が 1 つの層に収まる利点を説明できる

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データアクセスの分離 で、BookController の JDBC を BookRepository に移しました。ただし BookController は BookRepository を new で作り、接続情報は BookRepository のコードに直接書いたままです。本の登録で必要になるビジネスルール（入力の検証など）にも、置き場所がありません。

本章では、BookRepository を Spring Boot に生成・注入させ（DI）、接続情報を 1 か所にまとめます。さらに、ビジネスロジックを担う Service を加え、BookController・BookService・BookRepository の 3 層に整えます。

1. Repository

データの取得・保存（データアクセス）を担うクラスを Repository（リポジトリ）と呼びます。データアクセスの分離 で切り出した BookRepository がそれにあたり、SQL や接続の詳細を閉じ込め、ほかのクラスは findAll のようなメソッドで呼び出します。

ただし、BookController はその BookRepository を new で自分で作っています。

BookController.java（8 章の状態）

@Controller
public class BookController {
  private final BookRepository bookRepository = new BookRepository();
  // books メソッドは省略
}

new で作ると、BookController 自身が BookRepository の生成を担います。本節では、この生成を Spring Boot に任せて new をやめ、接続情報も 1 か所にまとめます。

1-1. @Repository と依存性の注入

BookRepository の生成を Spring Boot に任せるため、クラスに @Repository を付けます。@Repository を付けたクラスは、Spring Boot が起動時にインスタンスを生成して管理します。

BookRepository.java

@Repository
public class BookRepository {
  // findAll は 8 章のまま
}

BookController は、new の代わりにコンストラクターの引数で BookRepository を受け取ります。

BookController.java

package com.example.bookstore;

import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.ui.Model;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;

@Controller
public class BookController {
  private final BookRepository bookRepository;

  public BookController(BookRepository bookRepository) {
    this.bookRepository = bookRepository;
  }

  @GetMapping("/books")
  public String books(Model model) {
    model.addAttribute("books", bookRepository.findAll());
    return "books";
  }
}

new BookRepository() はコードから消えました。@Controller の付いた BookController も Spring Boot が生成し、その際にコンストラクターの引数へ BookRepository のインスタンスを渡します。

Tip

実務では、Lombok の @RequiredArgsConstructor で final フィールドを受け取るコンストラクターを自動生成し、この手書きのコンストラクターを省くことが多くあります。本研修は仕組みを見せるため手書きします。読み方は 付録: Lombok で扱います。

Spring Boot を使わずに手で組み立てるなら、依存を new してコンストラクターに渡します。これは コンポジション の Main が行っていたことと同じです。

// Spring を使わずに手で組み立てる場合（実際には書かない）
BookRepository repository = new BookRepository();
BookController controller = new BookController(repository);

Spring Boot のアプリケーションには、この組み立てを書く Main がありません。代わりに、Spring Boot が起動時に同じ組み立てを自動で行います。

1. クラスを見つける

   @SpringBootApplication に含まれるコンポーネントスキャンが、@Controller・@Repository の付いたクラスを探します。

2. 依存をたどって生成する

   BookController のコンストラクターの引数に BookRepository があるため、Spring Boot は BookRepository を生成します。

3. 注入する

   生成した BookRepository を、BookController のコンストラクターに渡します。

Info

依存を外から受け取る依存性の注入（DI）は、コンポジション で扱いました。Main が手で行っていた生成と注入を、本章では Spring Boot が担います。

1-2. 接続設定の集約

BookController への注入と同じことを、BookRepository の接続にも適用します。これまでの BookRepository は、DriverManager.getConnection(url, "root", "root") で接続を作り、接続先の情報をコードに直接書いていました。この接続情報を application.properties にまとめ、接続そのものを Spring Boot から受け取る形にします。

まず、Spring Boot が JDBC の接続を組み立てられるよう、spring-boot-starter-jdbc を依存関係に追加します。

pom.xml

<dependency>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-jdbc</artifactId>
</dependency>

接続先の情報は application.properties に書きます。

application.properties

spring.datasource.url=jdbc:mysql://127.0.0.1:3307/bookstore
spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=root

spring-boot-starter-jdbc を追加して接続情報を書くと、Spring Boot は接続を供給する DataSource を自動で組み立てます。BookRepository は、この DataSource をコンストラクターで受け取ります。

BookRepository.java

package com.example.bookstore;

import java.sql.Connection;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.SQLException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import javax.sql.DataSource;
import org.springframework.stereotype.Repository;

@Repository
public class BookRepository {
  private final DataSource dataSource;

  public BookRepository(DataSource dataSource) {
    this.dataSource = dataSource;
  }

  public List<Book> findAll() {
    List<Book> books = new ArrayList<>();
    String sql = "SELECT title, price, stock FROM books";

    try (Connection conn = dataSource.getConnection();
         PreparedStatement stmt = conn.prepareStatement(sql);
         ResultSet rs = stmt.executeQuery()) {

      while (rs.next()) {
        books.add(new Book(rs.getString("title"), rs.getInt("price"), rs.getInt("stock")));
      }
    } catch (SQLException e) {
      throw new RuntimeException(e);
    }
    return books;
  }
}

Spring Boot は、BookController に BookRepository を注入したのと同じ仕組みで、BookRepository に DataSource を注入します。DriverManager で毎回接続を作る代わりに dataSource.getConnection() で接続を得て、接続先を変えるときに直すのは application.properties です。

Tip

DataSource は、接続を 1 回ずつ作るのではなく、あらかじめ用意した接続を再利用する コネクションプール を提供します。Spring Boot は既定で HikariCP というプールを自動設定します。DriverManager.getConnection をリクエストごとに呼ぶ実装は接続の生成コストが高く、実務では DataSource を使います。

Warning

spring-boot-starter-jdbc を追加すると、Spring Boot はデータソースの自動設定を行います。接続情報を application.properties に書かないと、接続先が見つからず、起動時に Failed to configure a DataSource のエラーで停止します。

2. Service

Repository で BookRepository を Spring Boot に組み込みました。次は本の登録です。登録には「価格は 100 以上」「同じタイトルは登録しない」というビジネスルールがあります。

登録のルールを担う層を、BookController と BookRepository の間に置きます。この層が Service（サービス）です。Service はルールを確認してから、BookRepository に保存を任せます。

2-1. ビジネスルールの実装

価格と重複の 2 つのルールを、BookService の register メソッドに実装します。

src/main/java/com/example/bookstore/BookService.java

package com.example.bookstore;

import java.util.List;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class BookService {
  private final BookRepository bookRepository;

  public BookService(BookRepository bookRepository) {
    this.bookRepository = bookRepository;
  }

  public List<Book> findAll() {
    return bookRepository.findAll();
  }

  public void register(BookForm form) {
    // ビジネスルール 1: 価格は 100 以上
    if (form.getPrice() < 100) {
      throw new IllegalArgumentException("価格は 100 以上で指定してください");
    }
    // ビジネスルール 2: 同じタイトルは登録しない
    if (bookRepository.existsByTitle(form.getTitle())) {
      throw new IllegalStateException("同じタイトルの本がすでに登録されています");
    }
    bookRepository.save(new Book(form.getTitle(), form.getPrice(), 0));
  }
}

BookService に付けた @Service は、@Repository と同じく Spring Boot に登録するアノテーションで、ビジネスロジックのクラスに付けます。BookService も BookRepository をコンストラクターで受け取ります。register は、価格を検証し、重複を確かめてから保存します。新規に登録する本の在庫は 0 から始めます。

register が呼ぶ existsByTitle（同名の本の有無）と save（1 冊の保存）は、まだ BookRepository にありません。どちらもデータベースへの操作なので、BookRepository に追加します。

BookRepository.java（メソッドを追加）

public void save(Book book) {
  String sql = "INSERT INTO books (title, price, stock) VALUES (?, ?, ?)";

  try (Connection conn = dataSource.getConnection();
       PreparedStatement stmt = conn.prepareStatement(sql)) {

    stmt.setString(1, book.getTitle());
    stmt.setInt(2, book.getPrice());
    stmt.setInt(3, book.getStock());
    stmt.executeUpdate();
  } catch (SQLException e) {
    throw new RuntimeException(e);
  }
}

public boolean existsByTitle(String title) {
  String sql = "SELECT COUNT(*) FROM books WHERE title = ?";

  try (Connection conn = dataSource.getConnection();
       PreparedStatement stmt = conn.prepareStatement(sql)) {

    stmt.setString(1, title);
    try (ResultSet rs = stmt.executeQuery()) {
      rs.next();
      return rs.getInt(1) > 0;
    }
  } catch (SQLException e) {
    throw new RuntimeException(e);
  }
}

save は INSERT で 1 冊を保存し、existsByTitle は SELECT COUNT(*) で同名の本の件数を数えて有無を返します。register は、この 2 つを使ってルールを確認し、保存します。

Tip

register は、重複の確認（existsByTitle）と保存（save）を続けて行います。実務では、途中で失敗して中途半端な状態が残らないよう、こうした一連の操作を トランザクション としてまとめます。Spring では Service のメソッドに @Transactional を付けると、commit と rollback が自動で行われます。後の章で扱います。

検証に失敗したときに送出する例外は、ルールの性質で使い分けます。

ルール	例外	理由
価格が 100 未満	IllegalArgumentException	引数の値が不正
タイトルの重複	IllegalStateException	すでに登録済みという状態

検証に失敗すると、例外がそのまま画面のエラーになります。入力の誤りを画面で利用者に伝え、フォームに差し戻す仕組みは、後の章で扱います。

2-2. Controller から Service への委譲

BookController は、ビジネスロジックを自分で持たず、BookService に依頼します。登録（create）は bookService.register を呼びます。一覧（books）も、これまで BookRepository を直接呼んでいましたが、データ操作の窓口を BookService に一本化します。

BookController.java

package com.example.bookstore;

import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.ui.Model;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.ModelAttribute;
import org.springframework.web.bind.annotation.PostMapping;

@Controller
public class BookController {
  private final BookService bookService;

  public BookController(BookService bookService) {
    this.bookService = bookService;
  }

  @GetMapping("/books")
  public String books(Model model) {
    model.addAttribute("books", bookService.findAll());
    return "books";
  }

  @PostMapping("/books")
  public String create(@ModelAttribute BookForm form) {
    bookService.register(form);
    return "redirect:/books";
  }
}

1 節で BookController が注入していた依存は、BookRepository から BookService に変わりました。BookService も、@Repository と依存性の注入 と同じく Spring Boot が生成して注入します。登録後は リダイレクト で一覧（/books）に転送します。

3. レイヤードアーキテクチャ

BookController・BookService・BookRepository は、リクエストの処理・ビジネスロジック・データアクセスを 1 つずつ担います。役割ごとに層を分けたこの構成を レイヤードアーキテクチャ（層構造）と呼びます。MVC で見ると、BookController が Controller、BookService と BookRepository が Model、テンプレート（books.html）が View にあたります。

3-1. 3 つの層と依存の向き

3 つのクラスは、リクエストの入口から順に層を成します。BookController が BookService を、BookService が BookRepository をフィールドに持って呼び出します。逆向きの参照はありません。

Spring Boot は、この依存を BookRepository が使う DataSource までたどり、DataSource から順に生成して注入します。層が 1 つ増えても、この仕組みは変わりません。

依存が一方向なので、BookRepository のコードには呼び出し元への参照がありません。データアクセスだけを行うため、Web のコントローラーからでも、定期実行のバッチ処理や別の API からでも、同じ BookService や BookRepository を使えます。

Tip

役割ごとにパッケージを分け、クラス名も XxxController・XxxService・XxxRepository とそろえるのが Spring プロジェクトの標準です。名前と置き場所から、そのクラスがどの層かが一目で分かります。

src/main/java/com/example/bookstore/
├── controller/   BookController
├── service/      BookService
└── repository/   BookRepository

3-2. 変更の局所化

層を分けた効果は、変更を加えるときに表れます。検索画面を追加しても価格のルールは変わらず、ルールを厳しくしても SQL は変わりません。Service で「同じタイトルは登録しない」ルールを足したとき、修正したのは BookService（ルール）と BookRepository（existsByTitle）だけでした。BookController も books.html も変えていません。

変更の種類によって、修正する層が決まります。

変えたいこと	修正する層
取得・保存の SQL を変える	BookRepository
ビジネスロジックを変える	BookService
ルーティングや画面への受け渡しを変える	BookController
画面の見た目を変える	books.html（MVC の View）

1 つの変更が 1 つの層に収まり、ほかの層に影響しません。

4. 発展: インターフェイスと DI

BookService が依存する BookRepository をインターフェイスにして実装（JdbcBookRepository）を分けると、利用側を変えずに実装を差し替えられます。Spring が Bean を生成・注入する DI コンテナー の仕組みとあわせて、付録で扱います。

付録: インターフェイスと DI 抽象への依存・Bean・DI コンテナー・実装の差し替え

5. 演習

演習: サービスとリポジトリ