ASP.NET Core DI 내부 구조 — 서비스 컨테이너 심화

개요

ASP.NET Core는 Microsoft.Extensions.DependencyInjection을 내장 IoC 컨테이너로 사용합니다. 단순한 등록과 해결(resolve)을 넘어 내부 동작을 이해하면 수명 충돌, 성능 문제, 고급 패턴을 올바르게 적용할 수 있습니다.

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1. 서비스 수명(Lifetime)

builder.Services.AddSingleton<ICache, MemoryCache>();    // 앱 생명주기 동안 1개
builder.Services.AddScoped<IDbContext, AppDbContext>();   // 요청당 1개
builder.Services.AddTransient<IEmailSender, SmtpSender>(); // 요청마다 새 인스턴스

수명 충돌 (Captive Dependency)

// 위험: Singleton이 Scoped를 주입받으면 Scoped가 Singleton처럼 동작
public class MySingleton(IScopedService scoped) { } // 잘못된 패턴

// 개발 환경에서 ValidateScopes 활성화로 감지
builder.Host.UseDefaultServiceProvider(opt =>
{
    opt.ValidateScopes = builder.Environment.IsDevelopment();
    opt.ValidateOnBuild = true;
});

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2. 팩토리 등록

// 람다 팩토리
builder.Services.AddSingleton<IConnection>(sp =>
{
    var config = sp.GetRequiredService<IConfiguration>();
    return new SqlConnection(config["ConnectionString"]);
});

// ImplementationFactory로 조건 분기
builder.Services.AddScoped<IPaymentGateway>(sp =>
{
    var env = sp.GetRequiredService<IHostEnvironment>();
    return env.IsProduction()
        ? new StripeGateway(sp.GetRequiredService<StripeOptions>())
        : new MockGateway();
});

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3. Keyed Services (.NET 8+)

// 등록
builder.Services.AddKeyedSingleton<IStorage, S3Storage>("cloud");
builder.Services.AddKeyedSingleton<IStorage, LocalStorage>("local");

// 해결
public class FileService(
    [FromKeyedServices("cloud")] IStorage cloudStorage,
    [FromKeyedServices("local")] IStorage localStorage)
{ }

// 직접 해결
var cloud = sp.GetRequiredKeyedService<IStorage>("cloud");

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4. IServiceScopeFactory — Singleton에서 Scoped 사용

public class BackgroundWorker(IServiceScopeFactory scopeFactory)
{
    public async Task ProcessAsync()
    {
        // 새 스코프 생성 → Scoped 서비스 안전하게 사용
        await using var scope = scopeFactory.CreateAsyncScope();
        var db = scope.ServiceProvider.GetRequiredService<AppDbContext>();
        await db.SaveChangesAsync();
    }
}

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5. 오픈 제네릭 등록

// IRepository<T> 를 한 번에 등록
builder.Services.AddScoped(typeof(IRepository<>), typeof(EfRepository<>));

// 사용
public class ProductService(IRepository<Product> repo) { }
public class OrderService(IRepository<Order> repo) { }

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6. IOptions 패턴

// appsettings.json의 "Email" 섹션을 EmailOptions에 바인딩
builder.Services.Configure<EmailOptions>(
    builder.Configuration.GetSection("Email"));

// 주입
public class EmailService(IOptions<EmailOptions> options)
{
    private readonly EmailOptions _opts = options.Value;
}

// 런타임 변경 감지
public class DynamicService(IOptionsMonitor<AppOptions> monitor)
{
    public void OnChange() => monitor.OnChange(opts => Reload(opts));
}

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7. 성능 최적화

// GetRequiredService vs GetService
// GetService는 null 반환 → null 체크 필요
// GetRequiredService는 없으면 예외 → 안전

// 빌드 시 유효성 검사
builder.Host.UseDefaultServiceProvider(opt =>
    opt.ValidateOnBuild = true); // 등록 오류를 시작 시점에 발견

// ActivatorUtilities — 일부 매개변수만 DI로 해결
var obj = ActivatorUtilities.CreateInstance<MyService>(sp, "extra-param");

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8. 서비스 데코레이터 패턴

// 기존 등록을 래핑
builder.Services.AddSingleton<IOrderService, OrderService>();
builder.Services.Decorate<IOrderService, LoggingOrderService>();

// Scrutor 라이브러리 사용 시:
// services.Decorate<IOrderService>((inner, sp) =>
//     new LoggingOrderService(inner, sp.GetRequiredService<ILogger>()));

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정리

ASP.NET Core DI는 단순 등록을 넘어 Keyed Services, 오픈 제네릭, IServiceScopeFactory 등 다양한 고급 패턴을 지원합니다. 수명 충돌은 ValidateScopes와 ValidateOnBuild로 개발 단계에서 조기 발견하고, Singleton에서 Scoped 서비스가 필요하면 반드시 IServiceScopeFactory를 사용하세요.