使用依赖注入解耦

简介

在面向对象的设计中，有一个重要的原则 -- “解耦”。简单说（loosely），不是一语双关（这里使用loosely和loose coupling没有任何关系，只是语法相似），“解耦”的意思就是说，一个对象工作时需要依赖一些对象，而这些依赖应该越少越好。此外，当可能的时候，对象依赖的应该是接口，而不是具体具体化的类。(具体得累就是用关键字“new”常见的实例。）“解耦”能促进更好的重用、增加可维护性，并且允许你能很容易地提供“模仿”(Mock)对象替代昂贵的服务，例如端口交流器（socket-communicator）。

“依赖注入”（"Dependency Injection"，简称DI），和更神秘的概念“控制反转”（Inversion of Control" ，简称IoC），是一项提供解耦方式的技术。主要有两个实现DI的的方式：构造函数注入（constructor injection）和设置方法注入（setter injection）。显然，在某些点上，必须要“某个东西”有创建具体的类的职责，以提供对象，可供注入到另一个对象。这个注入者（injector）可以为一个父类，我们称为“依赖注入控制端”（DI controller）；或者能被一个“依赖注入容器”（DI container）在外部处理实现。以上就是几个主要的使用依赖注入的概观。

构造函数注入（Constructor Injection）

使用构造函数参数传递对象依赖的DI（依赖注入以下都简称为DI）技术，就是构造函数注入。以下的这个例子，包括一个类，Customer,它暴露了一个方法去获得每份销售订单所属客户的详细日期信息。因此，Customer类需要一个数据访问类与数据库关联。假设，现在有一个类orderDao （全名"order data-access object"），实现接口IOrderDao.有一种方法，Customer类可以执行以下代码获得依赖：

IOrderDao orderDao = new OrderDao();

这样做，有2个主要的缺点。

1、在本地实例化OrderDao,就抵消了在一开始使用接口的好处；并且
2、OrderDao不能轻易地被用来测试的Mock对象替换。（Mock对象会稍后讨论）

上述的例子应该如下：

public class Customer { public Customer(IOrderDao orderDao) { if (orderDao == null) throw new ArgumentNullException("orderDao may not be null"); this.orderDao = orderDao; } public IList GetOrdersPlacedOn(DateTime date) { // code that uses the orderDao member // get orders from the datasource } private IOrderDao orderDao; }

在以上例子中，注意构造函数接受的是一个接口；不是接受一个具体的类。同时，注意如果orderDao参数为null的时候，抛出了异常。这样强调了获取依赖对象的合法性。以我的观点，构造函数注入，它最好的机制在于提供了对象必须的依赖。让开发这清楚地知道，调用Customer，在它能正常执行之前，需要提供哪些它所依赖的对象。然而，考虑以下状况……假设你的类有十个方法都不需要依赖，但你加一个方法需要依赖于IOrderDao。你的确可以改动构造函数，使用构造函数注入，但这会强迫你在所有地方改变原有的构造函数调用。当然，你也可以选择新加一个构造函数老获取依赖，但怎么样能让开发简单地知道使用哪个构造函数呢？最后，如果这个依赖的创建是很昂贵的，为什么要创建它并传入构造函数类，然而却很少使用它？设置方法注入（setter injection）可以在这种情况下使用。

设置方法注入（Setter Injection）

设置方法注入不会强迫传递依赖对象到构造函数中。取而代之，是通过对象暴露出来的公有方法设置依赖。这样做法的动机主要包括以下几点：

1、在继承的类中，无需修改构造函数，就可实现依赖注入，而且；
2、允许尽可能晚的，而且在需要的情况下，才创建某些昂贵的资源或服务。

以下代码使用设置方法注入替代刚才的构造函数注入：

public class Customer { public Customer() {} public IOrderDao OrderDao { set { orderDao = value; } get { if (orderDao == null) throw new MemberAccessException("orderDao" + " has not been initialized"); return orderDao; } } public IList GetOrdersPlacedOn(DateTime date) { // code that uses the OrderDao public // property to get orders from the datasource } // Should not be called directly; // use the public property instead private IOrderDao orderDao; }

在以上的例子中，构造函数没有参数。替代的是，在调用对象时，执行GetOrdersPlacedOn方法之前需要先设置IOrderDao依赖。构造函数注入而言，当依赖一开始没有注入时，程式立刻会抛出异常。例如，创建对象之前。对于设置方法注入而言，异常要到某个方法要使用依赖时才会抛出。还有注意的是，GetOrdersPlacedOn方法使用的是OrderDao属性，而不是直接使用私有的orderDao变量。这样，属性的getter方法才有机会验证依赖对象是否初始化。

使用设置方法注入替换构造函数注入时要谨慎，因为：

1、至少到“has not been initialized”抛出异常的时候，开发人员要清楚哪些依赖是需要的；
2、加大了一点难度去跟踪异常的来源和原因。

虽然如此，设置方法注入能提供新方法的同时尽量少改动原有的代码；如果所依赖的对象创建时非常昂贵或很困难的，此注入方法能提供性能上的加速。

注入器（The Injectors）

紧接着，下一个问题就是，什么东西能创建出依赖对象，注入到“被注入者”？有2个试点那个的地方以供创建这些逻辑：控制器和容器。

DI 控制器（DI Controllers）

DI控制器的创建步骤是容易理解和实现的。在一个适当分层的架构中，一个应用程式拥有不同的层处理逻辑。最简单的分层通常包括与数据库通讯的数据层，负责显示UI的表现层，履行业务逻辑的区域逻辑层。即使没有很好地定义,“控制器”层总是存在，为了定位UI事件到区域和数据层，反之亦然。举个例子，在ASP.NET中，code-behind页面扮演基础控制层。还有更多形式化的控制层存在：Java中的Struts和Spring;.NET的Front Controller 和 Spring .NET 。全部这些实现都遵守着MVC（Model-View-Controller ）模式形态。不管你用什么作为你的控制器，这个控制器就是实现依赖注入配件的适合所在；这里是实例化、注入依赖对象的地方。接着两个例子演示使用控制器实现DI。第一个例子是一个示例性的例子 “生成注入代码”-- 你要自我完成配置。第二个是“测试代码”示例 -- 用来测试应用程式的，但没有完整，并不一定需要一个真实的数据库。

控制器代码实现依赖注入（如，ASP.NET code-behind页面）：

// code performed when the controller is loaded IOrderDao orderDao = new OrderDao(); // Using Setter Injection on a pre-existing customer someCustomer.OrderDao = orderDao; IList ordersPlacedToday = someCustomer.GetOrdersPlacedOn(DateTime.Now);

单元测试的依赖注入：

IOrderDao orderDao = new MockOrderDao(); // Using Setter Injection on a pre-existing customer someCustomer.OrderDao = orderDao; IList ordersPlacedToday = someCustomer.GetOrdersPlacedOn(DateTime.Now);

使用DI控制器注入以来的一个主要好处就是它非常直接、容易地指出创建在何处发生。缺点就是仍然在某处存在依赖的硬编码；即使硬编码处于经常需要变动的位置。另一个缺点在于，现在DI控制器无法轻易地使用mock对象进行单元测试。（但我承认，某些强大的工具如TypeMock，可以在任何情况下生成注入mock对象。但是，类似TypeMock的工具应该只是用在绝对必要的情况下，因为他们引导你不使用“面对接口编程”的习惯。事实上，我推荐在非常困难得测试才使用。）

在ASP.NET，我更喜欢使用Model-View-Presenter (MVP)模式，ASP.NET code-behind 页面创建依赖，通过构造函数注入到presenter。另外，我使用用户控件作为模式的View部分，因此ASP.NET code-behind在用户控件（View视图）和他们的Presenter之间，纯粹扮演着MVP“依赖初始化”的角色。

另一个实现注入的方式，就是使用应用程式容器……

DI容器（DI Containers）

控制反转（Inversion-of-Control）/依赖注入（Dependency-Injection）容器，无论哪一部分细节的事件触发，都可以监测应用程式、注入依赖。举例，当Customer实例创建时，他可以自动被注入所需要的依赖。首先，这个是非常奇怪的一个概念，但这对于管理大型应用程式多个服务依赖非常有效。不同的容器拥有它们各自的机制，提供管理依赖注入的设置。

Spring .NET允许你使用XML文件定义依赖注入。以下例子，Spring.NET XML使用设置方法注入，为ASPX code-behind page提供数据访问对象的依赖：

<spring> <context type="Spring.Context.Support.WebApplicationContext,Spring.Web"> <resource uri="config://spring/objects" /> </context> <objects xmlns="http://www.springframework.net"> <!-- Data Access Object that will be injected into ASPX page --> <object id="daoFactory" type="MyApp.Data.DaoFactory,MyApp.Data" /> <object type="ViewDetails.aspx"> <property name="DaoFactory" ref="daoFactory" /> </object> </objects> </spring>

ASPX code-behind 简单地公开一个名为DaoFactory的属性，当页面被呼叫时，来获取所需要的依赖。到Spring .NET's website 可以获取更详细信息和示例。对于Java开发者，肯定参观过Spring's website。

有许多其他的容器，有些根本并不需要很多的XML管理（你有时会看到令你畏惧的500行壮观XML文件）。对于Java开发者，看看Container Comparison，有很好的对比观点。对于.net开发者，现在的选择比较少（可能是个好事？）。看看一些开源的建议Open Source Inversion of Control Containers in C# 。

使用注入Mock对象做单元测试（Unit Testing with Injected Mock Objects）

据经验所得，使用DI最大的好处就是更干净的单元测试和非常好的可插拔性。由于接口，依赖带来了可插拔性。我们来看看DI怎么有利于单元测试。这是一个经常的用例，开发者应对真实数据库编写单元测试。避免让单元测试成为累赘，这需要摒弃以前的慢速单元测试 -- 测试业务逻辑层的时候所依赖的数据访问代码，要不断地访问数据库。Mock对象是实现这个的完美选择。Mock对象模仿真实对象的反应，扮演假设使用真正资源的角色。他们可以很好地模仿访问数据库，模仿访问IO，模仿访问Web Service等等。

下面的代码展示了一个Mock的数据访问，实现了一个贯穿全文的IOrderDao接口。

public class MockOrderDao : IOrderDao { public Order GetOrderById(long orderId) { Order foundOrder = new Order(); foundOrder.SaleDate = "1/1/06"; foundOrder.ID = orderId; return foundOrder; } }

一个简单的，Mock数据访问对象实现了IOrderDao，因此它能通过构造函数或设置方法注入的方法，传递到各个需要依赖IOrderDao 的对象。现在我们的逻辑层可以脱离访问数据库做测试。在我自己的测试包中，我通常有一段包含真正数据库的测试，然后传入Mock数据库对象以提供业务逻辑对象的单元测试。

引用文章

（编辑：李大同）

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