關(guān)于 Microsoft Extension: DependencyInjection 的介紹已經(jīng)很多，但是多數(shù)偏重于實(shí)現(xiàn)原理和一些特定的實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景。作為 dotnet core 的核心基石，這里準(zhǔn)備全面介紹它的概念、原理和使用。

這里首先介紹概念部分。

1. 概念

該項(xiàng)目在 GitHub 的地址：https://github.com/aspnet/Extensions/tree/master/src/DependencyInjection

Microsoft.Extensions.DependencyInjection?是微軟對(duì)依賴倒置原則的實(shí)現(xiàn)。作為 ASP.NET Core 的基石，DependencyInjection?貫穿了整個(gè)項(xiàng)目的方方面面，掌握它的使用方式和原理，不僅對(duì)理解 ASP.NET Core 有重要意義，也有助于將它運(yùn)用到其它項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)中，幫助提供項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的效率和質(zhì)量。

1.1 問(wèn)題的場(chǎng)景

在軟件開(kāi)發(fā)中，項(xiàng)目通常有多個(gè)不同的模塊組成，模塊之間存在依賴關(guān)系。例如，我們考慮一個(gè)簡(jiǎn)化的場(chǎng)景，我們有 3 個(gè)關(guān)于用戶的類(lèi)：

AccountController，提供用戶交互界面

UserService，提供用戶管理的業(yè)務(wù)邏輯

UserRepository，提供用戶管理的數(shù)據(jù)訪問(wèn)

AccountController?內(nèi)部需要使用?UserService?的實(shí)例 來(lái)管理用戶，而?UserService?內(nèi)部則需要基于?UserRepository?來(lái)提供數(shù)據(jù)訪問(wèn)。我們稱它們之間存在依賴關(guān)系。或者表達(dá)為，AccountController?依賴于?UserService?，而?UserService?依賴于?UserRepository?。而依賴注入就是用來(lái)幫助我們實(shí)現(xiàn)依賴管理的有力工具。

1.2 依賴倒置原則 DIP

依賴倒置原則是廣為人知的設(shè)計(jì)原則之一，該原則是實(shí)現(xiàn)軟件項(xiàng)目中模塊的解耦的理論基石。

原則的定義如下：

High level modules should not depend upon low level modules,Both should depend upon abstractions.Abstractions should not depend upon details.Details should depend upon abstracts.

翻譯過(guò)來(lái)為：

• 高層模塊不應(yīng)該依賴低層模塊，兩者都應(yīng)該依賴抽象

• 抽象不應(yīng)該依賴細(xì)節(jié)

• 細(xì)節(jié)應(yīng)該依賴抽象

在沒(méi)有實(shí)現(xiàn)依賴倒置原則的時(shí)候，我們通過(guò)在?AccountController?類(lèi)中自己通過(guò)?new?關(guān)鍵字來(lái)創(chuàng)建其依賴的?UserService?對(duì)象實(shí)例，

public class AccountController {

private readonly UserService _userService;
public AccountController() {
this._userService = new UserService();
}
}

這導(dǎo)致了兩個(gè)類(lèi)之間的緊耦合，AccountController?與?UserService?被綁定到一起， 在每次創(chuàng)建?AccountController?的時(shí)候，一定會(huì)創(chuàng)建一個(gè)?UserService?的對(duì)象實(shí)例，而如果我們需要測(cè)試?AccountController?的時(shí)候，也就不得不考慮?UserService，這樣一級(jí)一級(jí)的依賴下來(lái)，UserService?又會(huì)依賴?UserRepository，就會(huì)發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目中的類(lèi)都被綁定在一起， 緊密耦合，難以分拆。

基于依賴倒置的原則，通常會(huì)考慮通過(guò)接口進(jìn)行隔離。例如，我們可能會(huì)定義一個(gè)用戶服務(wù)的接口：

public interface IUserService
{
}

而用戶服務(wù)則會(huì)實(shí)現(xiàn)該接口

public class UserService : IUserService {
}

在?AccountController?類(lèi)中，則改變成了基于接口來(lái)使用?UserService。

public class AccountController {

private readonly IUserService _userService;
public AccountController() {
this._userService = new UserService();
}
}

雖然在?HomeController?內(nèi)部，我們可以基于接口編程了，但是這樣的作法并沒(méi)有解決自己通過(guò)?new?來(lái)獲取?UserService?對(duì)象實(shí)例的問(wèn)題。

1.3 控制反轉(zhuǎn) IoC

IoC是一種著名的實(shí)現(xiàn) DIP 的設(shè)計(jì)模式。

它的核心思想是：在需要對(duì)象實(shí)例的時(shí)候，不要總考慮自己通過(guò)?new?來(lái)創(chuàng)建對(duì)象，放下依賴對(duì)象的創(chuàng)建過(guò)程，而是把創(chuàng)建對(duì)象的工作交給別人來(lái)負(fù)責(zé)，這個(gè)別人我們通常稱為?容器 (Container)?或者?服務(wù)提供者 (ServiceProvider)， 我們后面使用這個(gè)?ServiceProvider?來(lái)指代它，

在需要對(duì)象實(shí)例的時(shí)候，從這個(gè)?ServiceProvider?中獲取。

下面是一個(gè)廣泛使用的示意圖。拿總是要拿的，但是從?自己穿上?變成了?給你穿上

在控制反轉(zhuǎn)中，引入了一個(gè)?ServiceProvider?來(lái)幫助我們獲得對(duì)象實(shí)例。

1.4 依賴注入 DI (DependencyInjection)

DI 是 IoC 模式的一種實(shí)現(xiàn)。

《Expert one on one J2EE Development without EJB》第 6 章

IoC 的主要實(shí)現(xiàn)方式有兩種：依賴查找，依賴注入 (p128)

依賴注入是一種更可取的方式。(p130)

Martin Fowler 的原文：

As a result I think we need a more specific name for this pattern. Inversion of Control is too generic a term, and thus people find it confusing. As a result with a lot of discussion with various IoC advocates we settled on the name Dependency Injection.

大意是：

已經(jīng)存在某種模式，該模式被稱為 IoC，但 IoC 太過(guò)廣義，任何框架都 IoC，為了讓表意更明確，決定采用 DI 來(lái)精確指稱它。

DI 的實(shí)現(xiàn)有多種，我們這里介紹的是微軟官方在 Microsoft Extension 中內(nèi)置提供的 DependencyInjection。它是 IoC 中一種實(shí)現(xiàn)，ASP.NET Core 的整個(gè)核心基于它來(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，我們也可以在其它項(xiàng)目中使用，以實(shí)現(xiàn)對(duì)依賴倒置原則的支持。

2. DependencyInjection 中的基本概念

2.1 服務(wù)描述集合 ServiceCollection

在微軟的 DI 實(shí)現(xiàn)中，所有的服務(wù)需要首先注冊(cè)到一個(gè)公共的服務(wù)描述集合中，該集合對(duì)于整個(gè) DI 來(lái)說(shuō)，只需要一個(gè)，服務(wù)只需要在此集合中注冊(cè)一次，即可在以后通過(guò) DI 提供給使用者。

該集合的接口定義為?IServiceCollection，可以看出來(lái)，它其實(shí)就是一個(gè)用來(lái)保存服務(wù)注冊(cè)的集合。

public interface IServiceCollection : IList<ServiceDescriptor>, ICollection<ServiceDescriptor>, IEnumerable<ServiceDescriptor>, IEnumerable
{
}

系統(tǒng)默認(rèn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)對(duì)?IServiceCollection?的實(shí)現(xiàn)，名為?ServiceCollection。在 ASP.NET Core 中，內(nèi)部會(huì)創(chuàng)建該對(duì)象的實(shí)例，我們也可以在其它項(xiàng)目中，自己來(lái)創(chuàng)建它，很簡(jiǎn)單，直接?new?出來(lái)就可以使用了。

IServiceCollection services = new ServiceCollection ();

2.2 服務(wù) Service

在 DI 語(yǔ)境中，服務(wù)特指通過(guò) DI 容器管理的對(duì)象實(shí)例。這個(gè)服務(wù)并不一定被稱為 **Service，而是可以是任何由 DI 所管理的對(duì)象，只是在 DI 這個(gè)語(yǔ)境下，我們將其統(tǒng)稱為服務(wù)。

服務(wù)是我們自己定義的，例如前面提到的?AccountController?和?UserService?等等。

我們通過(guò) DI 來(lái)獲得服務(wù)對(duì)象實(shí)例，管理服務(wù)對(duì)象的生命周期，對(duì)于存在復(fù)雜依賴關(guān)系的對(duì)象， DI 還負(fù)責(zé)管理這些實(shí)例之間的依賴關(guān)系。

服務(wù)必須首先注冊(cè)在 DI 中才能使用，但是，注冊(cè)前需要首先考慮和決定服務(wù)的生命周期。

2.3 服務(wù)的生命周期

服務(wù)對(duì)象實(shí)例有著不同類(lèi)型的生命周期。有些對(duì)象的生命周期與應(yīng)用程序相同，在應(yīng)用程序啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建，在應(yīng)用程序退出時(shí)才需要釋放。例如我們的數(shù)據(jù)訪問(wèn)對(duì)象實(shí)例。有些對(duì)象僅僅在當(dāng)前方法中使用，在方法調(diào)用結(jié)束之后就應(yīng)該銷(xiāo)毀。服務(wù)的生命周期管理用來(lái)管理這些需求。

DI 支持三種類(lèi)型的生命周期：

Singleton，單例，在當(dāng)前應(yīng)用程序環(huán)境下只有一個(gè)實(shí)例。例如數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)對(duì)象實(shí)例。

Scoped，限定范圍，一旦退出此范圍，在此范圍內(nèi)的服務(wù)對(duì)象都需要銷(xiāo)毀。例如 Web 開(kāi)發(fā)中的請(qǐng)求對(duì)象實(shí)例。

Transient，瞬態(tài)，一次性使用，每次從 DI 中獲取，都返回一個(gè)新的實(shí)例。

Microsoft.Extensions.DependencyInjection.ServiceLifetime

public enum ServiceLifetime
{
Singleton,
Scoped,
Transient
}

服務(wù)的生命周期在注冊(cè)服務(wù)的時(shí)候確定。在使用的時(shí)候，直接獲取實(shí)例，不再指定服務(wù)的生命周期。微軟提供了多種擴(kuò)展方法來(lái)便于在注冊(cè)服務(wù)時(shí)指定服務(wù)的生命周期。例如下面是通過(guò)泛型方式來(lái)指定單例模式的生命周期。

// 基于接口的注冊(cè)
services.AddSingleton<IUserService, UserService>();

2.4 服務(wù)提供者 ServiceProvider

在需要使用服務(wù)對(duì)象實(shí)例的時(shí)候，不是從注冊(cè)服務(wù)的集合中獲取，而是需要通過(guò)服務(wù)提供者來(lái)獲取，這個(gè)服務(wù)提供者顯然需要來(lái)自注冊(cè)服務(wù)的集合。服務(wù)提供者的接口定義為?IServiceProvider，它是 .net 的基礎(chǔ)定義之一，不是在該 DI 框架中定義的。

public interface IServiceProvider
{
object GetService(Type serviceType);
}

DI 中的?ServiceCollectionContainerBuilderExtensions?擴(kuò)展了?IServiceCollection，提供了獲得這個(gè)服務(wù)提供者 ServiceProvider 的支持。

public static ServiceProvider BuildServiceProvider(this IServiceCollection services)
{
return BuildServiceProvider(services, ServiceProviderOptions.Default);
}

所以，我們通常使用該方法來(lái)獲取并使用它。

// 創(chuàng)建注冊(cè)服務(wù)的容器
IServiceCollection services = new ServiceCollection ();
// 注冊(cè)服務(wù)，這里指定了單例
services.AddSingleton<IUserService, UserService>();
// 通過(guò)容器獲得服務(wù)提供者
IServiceProvider provider = services.BuildServiceProvider ();

2.5 獲取服務(wù)對(duì)象實(shí)例

通過(guò)服務(wù)提供者來(lái)手動(dòng)獲取服務(wù)對(duì)象實(shí)例。通過(guò)注冊(cè)的服務(wù)類(lèi)型，直接調(diào)用?GetService?方法即可。

例如，前面我們注冊(cè)了服務(wù)類(lèi)型?IUserService?的實(shí)現(xiàn)類(lèi)型是?UserService?，那么，可以通過(guò)此類(lèi)型來(lái)獲取實(shí)際實(shí)現(xiàn)該接口的對(duì)象實(shí)例。

// 創(chuàng)建注冊(cè)服務(wù)的容器
IServiceCollection services = new ServiceCollection ();
// 注冊(cè)服務(wù)，這里指定了單例
services.AddSingleton<IUserService, UserService>();
// 通過(guò)容器獲得服務(wù)提供者
IServiceProvider provider = services.BuildServiceProvider ();
// 通過(guò)接口獲取服務(wù)對(duì)象實(shí)例
IUserService instance = provider.GetService<IUserService> ();

看起來(lái)，更加復(fù)雜了。在實(shí)際使用中，我們很少使用這樣的方式來(lái)使用 DI，后面我們?cè)偕钊胗懻摼唧w的使用過(guò)程。

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總結(jié)

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