InvalidOperationException よくある発生パターン（LINQ / DI / コレクション）

InvalidOperationException は「今の状態ではその操作はできない」ときに出る。メッセージだけ見ると抽象的で、現場では LINQ・DI・コレクション周りでよく当たる。

この記事では、よくある発生パターンと対処の型をざっくり逆引きする。

先に結論

本体は「オブジェクトの状態と操作が噛み合っていない」
LINQ なら Single / First の件数想定ミスが多い
コレクションなら「列挙中の変更」が定番
DI / ホストなら「ビルド後の変更」「スコープ外」などライフサイクル違反
対処は「想定をコードに落とす」（OrDefault、コピーしてから変更、正しいスコープ）

1. LINQ: Single / First の件数ミス

Single / SingleOrDefault

// 件数が想定外だと InvalidOperationException
var user = users.Single(u => u.Id == id);

Single: ちょうど1件必須。0件・複数件で例外
SingleOrDefault: 0件は default。複数件は例外
データ不整合の検知には向く。検索 UI には向かないことが多い

First / FirstOrDefault

// 0件で InvalidOperationException
var user = users.First(u => u.Id == id);

// 0件は null（参照型）
var userOrNull = users.FirstOrDefault(u => u.Id == id);

複数件あっても先頭を取る。Single と違い「複数＝異常」にはならない。

対処の型

無いことがある → FirstOrDefault / SingleOrDefault
必ず1件のはず → Single
DB 取得ならクエリ側でも件数を1件に抑える

2. コレクション: 列挙中に変更

foreach (var item in list)
{
    if (item.IsExpired)
        list.Remove(item); // InvalidOperationException
}

List<T> などを foreach 中に Add/Remove すると例外になる。

対処の型

// 残すものを作り直す
list = list.Where(x => !x.IsExpired).ToList();

// または後ろから削除
for (int i = list.Count - 1; i >= 0; i--)
{
    if (list[i].IsExpired)
        list.RemoveAt(i);
}

3. DI / ホスト: ライフサイクル違反

ビルド後にサービス登録

var app = builder.Build();
builder.Services.AddSingleton<IMyService, MyService>(); // もう遅い

Build() 後のコンテナ変更は基本 NG。登録は Build() 前。

スコープ外で Scoped を解決

シングルトンから Scoped（例: DbContext）をコンストラクタ注入すると、実行時に InvalidOperation 系で怒られることがある。正しいスコープ（IServiceScopeFactory など）で取る。

サービス未登録

GetRequiredService で未登録だと例外。Unable to resolve service for type ... も同系統。

4. その他でよく見るパターン

IEnumerator.Current を MoveNext 前に読む
閉じた／未オープンの接続・リーダーに対する操作
「一度しか呼べない」初期化 API の再実行

切り分け手順

メッセージを読む（no elements / more than one / collection was modified など）
スタックトレースで LINQ / コレクション / DI のどれかを特定
「件数」「変更タイミング」「ライフサイクル」の想定をコードと突き合わせる
OrDefault・コピー・正しいスコープに直す

ざっくりまとめ

InvalidOperationException = 状態と操作の不一致
LINQ は Single/First の件数想定を疑う
コレクションは列挙中変更を疑う
DI は Build 前後と Scoped/Singleton の組み合わせを疑う
メッセージが道しるべ。先にメッセージ、次にスタック