NestJSの循環依存性エラーを一発解決！3つの実践的アプローチ

はじめに

NestJSでバックエンドアプリケーションを開発していると、モジュール構成が複雑になるにつれて「Circular Dependency」（循環依存性）というエラーに遭遇することがあります。このエラーは、2つ以上のクラスやモジュールが互いに依存する関係になったときに発生し、開発の大きな障壁となることがあります。

この記事では、NestJSで発生する循環依存性の問題を理解し、実際のプロジェクトで使える具体的な解決方法を3つ紹介します。コード例とともに解説しますので、同じ問題で悩んでいる方は参考にしてください。

循環依存性とは何か

NestJSにおける循環依存性（Circular Dependency）とは、2つ以上のクラスやモジュールが互いに依存し合う状態を指します。例えば、ServiceAがServiceBを必要とし、同時にServiceBもServiceAを必要とするような場合です。

このような状況では、TypeScriptのコンパイラは以下のようなエラーを表示します：

Nest cannot resolve dependencies of the ServiceA (..., ServiceB, ...). 
Please make sure that the argument dependency at index [1] is available in the current context.

Error: Nest can't resolve dependencies of the ServiceA (..., ServiceB, ...).

具体的な例で見てみましょう：

// user.service.ts
import { Injectable } from '@nestjs/common';
import { PostService } from '../post/post.service';

@Injectable()
export class UserService {
  constructor(private readonly postService: PostService) {}

  getUserWithPosts(userId: string) {
    // postServiceを使用してユーザーの投稿を取得
    return this.postService.getPostsByUser(userId);
  }
}

// post.service.ts
import { Injectable } from '@nestjs/common';
import { UserService } from '../user/user.service';

@Injectable()
export class PostService {
  constructor(private readonly userService: UserService) {}

  getPostsByUser(userId: string) {
    // ここでuserServiceを使用
    const user = this.userService.getUser(userId);
    // 処理を継続...
  }
}

このコードでは、UserServiceがPostServiceに依存し、同時にPostServiceもUserServiceに依存しているため、循環依存性のエラーが発生します。

循環依存性エラーとその原因

NestJSで循環依存性エラーが発生する主な原因は以下の通りです：

1. 相互依存するサービス: 先ほどの例のように、2つのサービスが互いに依存している場合。

2. モジュール間の循環依存: モジュールAがモジュールBをインポートし、同時にモジュールBもモジュールAをインポートしている場合。

// user.module.ts
@Module({
  imports: [PostModule],
  providers: [UserService],
  exports: [UserService]
})
export class UserModule {}

// post.module.ts
@Module({
  imports: [UserModule], // ここで循環依存が発生
  providers: [PostService],
  exports: [PostService]
})
export class PostModule {}

3. 複雑な依存関係チェーン: ServiceAがServiceBに依存し、ServiceBがServiceCに依存し、ServiceCがServiceAに依存するような複雑な循環。

このような循環依存性は、JavaScriptのモジュール読み込みの仕組みと、NestJSの依存性注入（DI）システムの組み合わせによって問題となります。JavaScriptの実行環境はモジュールを順番に読み込むため、循環依存があると「先に読み込もうとしているモジュールが未完成」という状態が発生します。

特にTypeScriptでは、コンパイル時に型情報を解決するために循環依存がより問題となりやすいです。

前方参照（Forward Reference）を使った解決方法

NestJSでは、循環依存性の問題を解決するための方法のひとつとして、forwardRef()関数を提供しています。これは、循環依存を持つクラスやモジュールの一方を「前方参照」することで、互いに依存する関係を解決します。

以下に具体的な実装例を示します：

// user.service.ts
import { Injectable, forwardRef, Inject } from '@nestjs/common';
import { PostService } from '../post/post.service';

@Injectable()
export class UserService {
  constructor(
    @Inject(forwardRef(() => PostService))
    private readonly postService: PostService,
  ) {}

  getUser(userId: string) {
    // ユーザー情報を返す処理
    return { id: userId, name: 'John Doe' };
  }

  getUserWithPosts(userId: string) {
    return this.postService.getPostsByUser(userId);
  }
}

// post.service.ts
import { Injectable, forwardRef, Inject } from '@nestjs/common';
import { UserService } from '../user/user.service';

@Injectable()
export class PostService {
  constructor(
    @Inject(forwardRef(() => UserService))
    private readonly userService: UserService,
  ) {}

  getPostsByUser(userId: string) {
    const user = this.userService.getUser(userId);
    // ユーザーの投稿を返す処理
    return [
      { id: '1', title: 'Post 1', userId: user.id },
      { id: '2', title: 'Post 2', userId: user.id }
    ];
  }
}

モジュールレベルでも同様にforwardRef()を使用できます：

// user.module.ts
import { Module, forwardRef } from '@nestjs/common';
import { PostModule } from '../post/post.module';
import { UserService } from './user.service';

@Module({
  imports: [forwardRef(() => PostModule)],
  providers: [UserService],
  exports: [UserService],
})
export class UserModule {}

// post.module.ts
import { Module, forwardRef } from '@nestjs/common';
import { UserModule } from '../user/user.module';
import { PostService } from './post.service';

@Module({
  imports: [forwardRef(() => UserModule)],
  providers: [PostService],
  exports: [PostService],
})
export class PostModule {}

この方法の利点：

• NestJSの公式に推奨されるアプローチ
• コードの構造を大幅に変更せずに問題を解決できる

注意点：

• forwardRef()の過剰な使用は、コードの複雑性を増す可能性があります
• 実際には、アーキテクチャの再設計が必要なケースを一時的に回避しているだけの場合も

モジュール分割による解決方法

循環依存性の問題を解決するもう一つの方法は、循環依存を持つモジュールを分割し、より適切な構造に再設計することです。この方法は、アプリケーションのアーキテクチャ設計の観点からも好ましい場合が多いです。

具体的には、以下のようなアプローチが考えられます：

1. 共通モジュールの作成

循環依存を持つモジュール間で共有される機能を第三のモジュールに抽出します。

// common.module.ts
import { Module } from '@nestjs/common';
import { CommonService } from './common.service';

@Module({
  providers: [CommonService],
  exports: [CommonService],
})
export class CommonModule {}

// user.module.ts
import { Module } from '@nestjs/common';
import { CommonModule } from '../common/common.module';
import { UserService } from './user.service';

@Module({
  imports: [CommonModule],
  providers: [UserService],
  exports: [UserService],
})
export class UserModule {}

// post.module.ts
import { Module } from '@nestjs/common';
import { CommonModule } from '../common/common.module';
import { PostService } from './post.service';

@Module({
  imports: [CommonModule],
  providers: [PostService],
  exports: [PostService],
})
export class PostModule {}

2. 機能に基づいたモジュール設計

モジュールを「関心事」や「機能」に基づいて分割します。例えば、ユーザーのプロフィール管理と投稿管理を別々のモジュールとして設計します。

// user-profile.module.ts - ユーザープロフィール管理
@Module({
  providers: [UserProfileService],
  exports: [UserProfileService],
})
export class UserProfileModule {}

// user-post.module.ts - ユーザーの投稿管理
@Module({
  imports: [UserProfileModule],  // 依存方向を一方向にする
  providers: [UserPostService],
  exports: [UserPostService],
})
export class UserPostModule {}

3. 依存方向の一本化

アプリケーションのレイヤー構造に基づいて、依存関係の方向を一方向に統一します：

     ┌──────────────┐
     │  API Layer   │
     └───────┬──────┘
             │
     ┌───────▼──────┐
     │ Service Layer│
     └───────┬──────┘
             │
     ┌───────▼──────┐
     │ Repository   │
     │    Layer     │
     └──────────────┘

このような設計では、上位レイヤーが下位レイヤーに依存し、下位レイヤーは上位レイヤーに依存しないようにすることで、循環依存を防ぎます。

この方法の利点：

• アプリケーションのアーキテクチャが明確になる
• コードの保守性と拡張性が向上する
• 依存関係が単純化される

注意点：

• 既存のコードベースを大幅に変更する必要がある場合がある
• 適切なモジュール分割の設計に時間がかかる場合がある

インターフェースとプロバイダーを活用した解決方法

3つ目の解決方法として、TypeScriptのインターフェースとNestJSのカスタムプロバイダーを組み合わせることで、循環依存の問題を解決する方法があります。この方法は、特に複雑な依存関係を持つ大規模なアプリケーションに適しています。

基本的なアプローチは以下の通りです：

1. 依存するサービスのインターフェースを定義する
2. カスタムプロバイダーを使用してインターフェースの実装を提供する
3. インターフェースに対する依存関係を宣言する

具体的な実装例を見てみましょう：

1. インターフェースの定義

まず、各サービスのインターフェースを定義します：

// user-service.interface.ts
export interface IUserService {
  getUser(userId: string): any;
  getUserWithPosts(userId: string): any;
}

// post-service.interface.ts
export interface IPostService {
  getPostsByUser(userId: string): any;
}

2. サービスの実装

次に、これらのインターフェースを実装するサービスクラスを作成します：

// user.service.ts
import { Injectable, Inject } from '@nestjs/common';
import { IUserService } from './interfaces/user-service.interface';
import { IPostService } from '../post/interfaces/post-service.interface';

@Injectable()
export class UserService implements IUserService {
  constructor(
    @Inject('POST_SERVICE')
    private readonly postService: IPostService,
  ) {}

  getUser(userId: string) {
    return { id: userId, name: 'John Doe' };
  }

  getUserWithPosts(userId: string) {
    return this.postService.getPostsByUser(userId);
  }
}

// post.service.ts
import { Injectable, Inject } from '@nestjs/common';
import { IPostService } from './interfaces/post-service.interface';
import { IUserService } from '../user/interfaces/user-service.interface';

@Injectable()
export class PostService implements IPostService {
  constructor(
    @Inject('USER_SERVICE')
    private readonly userService: IUserService,
  ) {}

  getPostsByUser(userId: string) {
    const user = this.userService.getUser(userId);
    return [
      { id: '1', title: 'Post 1', userId: user.id },
      { id: '2', title: 'Post 2', userId: user.id }
    ];
  }
}

3. プロバイダーの設定

最後に、モジュールでカスタムプロバイダーを設定します：

// user.module.ts
import { Module } from '@nestjs/common';
import { UserService } from './user.service';

@Module({
  providers: [
    UserService,
    {
      provide: 'USER_SERVICE',
      useExisting: UserService,
    },
  ],
  exports: [UserService, 'USER_SERVICE'],
})
export class UserModule {}

// post.module.ts
import { Module } from '@nestjs/common';
import { PostService } from './post.service';

@Module({
  providers: [
    PostService,
    {
      provide: 'POST_SERVICE',
      useExisting: PostService,
    },
  ],
  exports: [PostService, 'POST_SERVICE'],
})
export class PostModule {}

// app.module.ts
import { Module } from '@nestjs/common';
import { UserModule } from './user/user.module';
import { PostModule } from './post/post.module';

@Module({
  imports: [UserModule, PostModule],
})
export class AppModule {}

この方法では、実際のサービスクラスではなくインターフェースに対する依存関係を宣言することで、循環依存の問題を回避しています。実際の実装はトークンを介して注入されます。

この方法の利点：

• 疎結合（ルースカップリング）なコードが実現できる
• テスト時にモックオブジェクトに置き換えやすい
• インターフェースを通じて実装の詳細を隠蔽できる

注意点：

• コードの複雑性が増す可能性がある
• NestJSの依存性注入システムの深い理解が必要
• 小規模なアプリケーションでは過剰な設計になる可能性がある

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まとめ

この記事では、NestJSアプリケーション開発中に発生する循環依存性の問題と、その解決方法について解説しました。

循環依存性とは、サービスやモジュールが互いに依存し合う状態を指し、TypeScriptとNestJSの依存性注入システムにおいて問題となります。主に以下の3つの解決方法を紹介しました：

1. 前方参照（forwardRef()）の使用
   NestJS公式が推奨するアプローチで、コードの構造を大幅に変更せずに問題を解決できます。ただし、過剰使用はコードの複雑性を増す可能性があります。

2. モジュールの分割と再設計
   循環依存を持つコンポーネントを適切に分割し、依存関係を一方向にすることで問題を解決します。アーキテクチャの明確化やコードの保守性向上にもつながります。

3. インターフェースとカスタムプロバイダーの活用
   TypeScriptのインターフェースとNestJSのカスタムプロバイダーを組み合わせることで、実装の詳細を隠蔽しつつ循環依存を解消します。疎結合なコードとなりますが、複雑性が増す可能性もあります。

これらの解決方法は、プロジェクトの規模や要件に応じて選択することが重要です。小規模なプロジェクトでは前方参照を使用し、大規模なプロジェクトではアーキテクチャの再設計やインターフェースの活用を検討するとよいでしょう。

循環依存性の問題は完全に避けることが理想的ですが、現実のプロジェクトでは避けられない場合もあります。この記事で紹介した手法を参考に、最適な方法で問題を解決してください。

最後に、NestJSの公式ドキュメントも参照することをお勧めします。公式の最新情報や推奨プラクティスを確認することで、より効果的に循環依存性の問題に対処できるでしょう。

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