《设计模式》总结系列02： 依赖注入

1.前言

在讲《设计模式》前，还有一个实现技巧说一下。它就是依赖注入。

为什么要介绍它？

面向抽象（接口）编程是抓住“依赖倒置原则”（后续文章会介绍）  的核心。

依赖倒置是站在客户程序角度来看的，客户程序依赖的是“相对稳定”的接口，而不是“相对多的”子类。也就是客户程序不要依赖子类。

设计原则还有一个“里氏替换原则”，它是站在模式对象角度来看的，模式对象将“相对多变”的子类视同它的接口（或父类）。也就是父类出现的地方，子类可以代替。

说到“倒置”，可能晕乎。那么先说“正置”吧。依赖正置就是类间的依赖是实实在在的实现类间的依赖，也就是面向实现编程，也是人的通常的思维方式。我要使用电脑就得有电脑，依赖它。而编写程序需要的是对现实世界的事物进行抽象，这样就形成了抽象类或接口。系统设计一般依赖抽象，这样代替人的思维中的事物间的依赖，倒置也就产生了。

可是抽象的事物，是具体的事物的模板，终归于依靠具体实现的。该怎样使得客户程序不依赖的具体类型，可以使用依赖注入方式。

哎！解释得很绕了。抱歉！迷糊也罢。演示实例过程中再领悟啦。

2.依赖注入概述

客户程序依赖某个对象（或类），一般对它进行抽象，形成抽象类或接口，这样客户程序可以摆脱所依赖的具体类型。

依赖注入（Dependency Injection，简称DI），也可以叫控制反转（Inverse Of Control，简称IOC）。两种术语，本质是一样的。

3.案例场景

客户程序需要获取当前的时间。先创建一个时间提供者类，其代码：

    //时间提供者类
    public class TimeProvider
    {
        public DateTime CurrentDate
        {
            get { return DateTime.Now; }
        }
    }

在客户程序（Web程序）使用：

    [Route("api/[controller]")]
    public class TimeProviderController : Controller
    {
        //实例化
        TimeProvider tp = new TimeProvider();

        [HttpGet]
        public string Get()
        {
            return tp.CurrentDate.ToString();
        }
    }

这样客户程序依赖的是具体的TimeProvider类型了。我们进行抽象，并实现它。

创建接口：

    //时间提供者 接口类
    public interface ITimeProvider
    {
        DateTime CurrentDate { get; }
    }

实现：

    //时间提供者 实现类
    public class SystemTimeProvider : ITimeProvider
    {
        public DateTime CurrentDate
        {
            get { return DateTime.Now; }
        }
    }

客户程序：

    public class TimeProviderController : Controller
    {
        //实例化
        //TimeProvider tp = new TimeProvider();

        //tp变量表面类型是ITimeProvider,实际类型还是SystemTimeProvider
        //TODO:客户程序没有摆脱具体的SystemTimeProvider类型
        ITimeProvider tp = new SystemTimeProvider();

        [HttpGet]
        public string Get()
        {
            return tp.CurrentDate.ToString();
        }
    }

问题来了，客户程序该如何摆脱具体的SystemTimeProvider类型依赖？

4.反射方式

引入一个中间类，来装配类型：

    //装配类
    public class Assembler
    {
        //保存抽象类型与具体类型对应关系的字典
        static Dictionary<Type, Type> d = new Dictionary<Type, Type>();
        static Assembler()
        {
            //注册抽象类型需要的具体类型
            //TODO:可以通过配置文件来定义
            d.Add(typeof(ITimeProvider), typeof(SystemTimeProvider));
        }

        private static object Create(Type type)
        {
            if ((type == null) || !d.ContainsKey(type))
            {
                throw new NullReferenceException();
            }

            return Activator.CreateInstance(d[type]);
        }

        public static T Create<T>()
        {
            return (T)Create(typeof(T));
        }
    }

客户程序：

    public class TimeProviderController : Controller
    {

        //实例化
        //TimeProvider tp = new TimeProvider();

        //tp变量表面类型是ITimeProvider,实际类型还是SystemTimeProvider
        //TODO:客户程序没有摆脱具体的SystemTimeProvider类型
        //ITimeProvider tp = new SystemTimeProvider();

        //通过装配类的方法来实例化，这样摆脱了具体类型依赖
        ITimeProvider tp = Assembler.Create<ITimeProvider>();

        [HttpGet]
        public string Get()
        {
            return tp.CurrentDate.ToString();
        }
    }

客户程序只需依赖接口ITimeProvider和组配类Assembler，无须知道具体类型SystemTimeProvider的存在。其类图的静态结构:

注：Assembler相对于使用DI框架，功能弱爆了。当然，也可以使用工厂模式（后续文章介绍）来替代。

5.依赖注入框架

DI框架都是围绕一个容器对象构建的，当容器对象绑定到某些配置信息（或方法调用）时，它就会解析依赖性。

较为流行的DI框架：Autofac，CatleWindsor，Ninject，Sprint.Net，StructureMap，Untity,MEF等。

下面使用MVC6（EntityFramework7也有，或者单独引入）包含的DI框架：

在Startup.cs中ConfigureServices方法配置：

        public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
        {
            //TODO:可以通过配置文件来定义

            //services.AddScoped<ITimeProvider, SystemTimeProvider>();

            //单例模式
            services.AddSingleton<ITimeProvider, SystemTimeProvider>();

            //services.AddInstance<ITimeProvider>(new SystemTimeProvider());

            services.AddMvc();
        }

6.构造方式

客户程序：

    public class TimeProviderController : Controller
    {
        private readonly ITimeProvider tp;
        public TimeProviderController(ITimeProvider _tp)
        {
            this.tp = _tp;
        }

        [HttpGet]
        public string Get()
        {
            return tp.CurrentDate.ToString();
        }
    }

7.设值方式

客户程序：

    public class TimeProviderController : Controller
    {
        //private readonly ITimeProvider tp;
        //public TimeProviderController(ITimeProvider _tp)
        //{
        //    this.tp = _tp;
        //}

        public ITimeProvider tp { get; set; }

        [HttpGet]
        public string Get()
        {
            return tp.CurrentDate.ToString();
        }
    }

代码格式是这样的，也就是不用构造函数。但目前ASP.NET5自带的DI还不能使用设值属性方式注入。

还用组配类来匹配，不用DI框架：

    public class TimeProviderController : Controller
    {
        public ITimeProvider tp { get; set; }

        //装配类来获取类型实例化，没有用到DI框架
        public TimeProviderController()
        {
            tp = Assembler.Create<ITimeProvider>();
        }

        [HttpGet]
        public string Get()
        {
            return tp.CurrentDate.ToString();
        }
    }

8.本章小结

关于依赖注入方式，还有接口注入方式，特性标注注入方式等，这些不常用，不扯了。

依赖注入也可以称为一个设计模式，但就象“前言”所说，当作实现技巧或者设计技巧而已。

常用的构造注入和设值注入方式，要掌握啦。两者区别？

构造注入是一次性的，当客户类型构造的时候就确定了。它适合那种生命周期不长，在其存续期间不需要重新适配的对象。

设值方式是对于生命周期较长的客户对象而言，可以在运行过程中随时注入，较为灵活。

9.附录

以上例子源码方案目录：

说明：

GiveCase.Modeling是建模设计

GiveCase.Web是表现层

GiveCase.Service是业务层

其下载地址，到 290576772  QQ群空间下载。