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  • PHP程序员如何理解IoC/DI

    思想

    思想是解决问题的根本
    思想必须转换成习惯
    构建一套完整的思想体系是开发能力成熟的标志
    ——《简单之美》(前言)

    .

    “成功的软件项目就是那些提交产物达到或超出客户的预期的项目,而且开发过程符合时间和费用上的要求,结果在面对变化和调整时有弹性。”
    ——《面向对象分析与设计》(第3版)P.236

    术语介绍

    ——引用《Spring 2.0 技术手册》林信良

    非侵入性 No intrusive

    • 框架的目标之一是非侵入性(No intrusive)

    • 组件可以直接拿到另一个应用或框架之中使用

    • 增加组件的可重用性(Reusability)

    容器(Container)

    • 管理对象的生成、资源取得、销毁等生命周期

    • 建立对象与对象之间的依赖关系

    • 启动容器后,所有对象直接取用,不用编写任何一行代码来产生对象,或是建立对象之间的依赖关系。

    IoC

    • 控制反转 Inversion of Control

    • 依赖关系的转移

    • 依赖抽象而非实践

    DI

    • 依赖注入 Dependency Injection

    • 不必自己在代码中维护对象的依赖

    • 容器自动根据配置,将依赖注入指定对象

    AOP

    • Aspect-oriented programming

    • 面向方面编程

    • 无需修改任何一行程序代码,将功能加入至原先的应用程序中,也可以在不修改任何程序的情况下移除。

    分层

    表现层:提供服务,显示信息。
    领域层:逻辑,系统中真正的核心。
    数据源层:与数据库、消息系统、事务管理器及其它软件包通信。
    ——《企业应用架构模式》P.14

    代码演示IoC

    假设应用程序有储存需求,若直接在高层的应用程序中调用低层模块API,导致应用程序对低层模块产生依赖。

    /**
     * 高层
     */
    class Business
    {
        private $writer;
    
        public function __construct()
        {
            $this->writer = new FloppyWriter();
        }
    
        public function save()
        {
            $this->writer->saveToFloppy();
        }
    }
    
    /**
     * 低层,软盘存储
     */
    class FloppyWriter
    {
        public function saveToFloppy()
        {
            echo __METHOD__;
        }
    }
    
    $biz = new Business();
    $biz->save(); // FloppyWriter::saveToFloppy

    假设程序要移植到另一个平台,而该平台使用USB磁盘作为存储介质,则这个程序无法直接重用,必须加以修改才行。本例由于低层变化导致高层也跟着变化,不好的设计。

    正如前方提到的

    控制反转 Inversion of Control
    依赖关系的转移
    依赖抽象而非实践

    程序不应该依赖于具体的实现,而是要依赖抽像的接口。请看代码演示

    /**
     * 接口
     */
    interface IDeviceWriter
    {
        public function saveToDevice();
    }
    
    /**
     * 高层
     */
    class Business
    {
        /**
         * @var IDeviceWriter
         */
        private $writer;
    
        /**
         * @param IDeviceWriter $writer
         */
        public function setWriter($writer)
        {
            $this->writer = $writer;
        }
    
        public function save()
        {
            $this->writer->saveToDevice();
        }
    }
    
    /**
     * 低层,软盘存储
     */
    class FloppyWriter implements IDeviceWriter
    {
    
        public function saveToDevice()
        {
            echo __METHOD__;
        }
    }
    
    /**
     * 低层,USB盘存储
     */
    class UsbDiskWriter implements IDeviceWriter
    {
    
        public function saveToDevice()
        {
            echo __METHOD__;
        }
    }
    
    $biz = new Business();
    $biz->setWriter(new UsbDiskWriter());
    $biz->save(); // UsbDiskWriter::saveToDevice
    
    $biz->setWriter(new FloppyWriter());
    $biz->save(); // FloppyWriter::saveToDevice

    控制权从实际的FloppyWriter转移到了抽象的IDeviceWriter接口上,让Business依赖于IDeviceWriter接口,且FloppyWriter、UsbDiskWriter也依赖于IDeviceWriter接口。

    这就是IoC,面对变化,高层不用修改一行代码,不再依赖低层,而是依赖注入,这就引出了DI。

    比较实用的注入方式有三种:

    • Setter injection 使用setter方法

    • Constructor injection 使用构造函数

    • Property Injection 直接设置属性

    事实上不管有多少种方法,都是IoC思想的实现而已,上面的代码演示的是Setter方式的注入。

    依赖注入容器 Dependency Injection Container

    • 管理应用程序中的『全局』对象(包括实例化、处理依赖关系)。

    • 可以延时加载对象(仅用到时才创建对象)。

    • 促进编写可重用、可测试和松耦合的代码。

    理解了IoC和DI之后,就引发了另一个问题,引用Phalcon文档描述如下:

    如果这个组件有很多依赖, 我们需要创建多个参数的setter方法​​来传递依赖关系,或者建立一个多个参数的构造函数来传递它们,另外在使用组件前还要每次都创建依赖,这让我们的代码像这样不易维护

    //创建依赖实例或从注册表中查找
    $connection = new Connection();
    $session = new Session();
    $fileSystem = new FileSystem();
    $filter = new Filter();
    $selector = new Selector();
    
    //把实例作为参数传递给构造函数
    $some = new SomeComponent($connection, $session, $fileSystem, $filter, $selector);
    
    // ... 或者使用setter
    
    $some->setConnection($connection);
    $some->setSession($session);
    $some->setFileSystem($fileSystem);
    $some->setFilter($filter);
    $some->setSelector($selector);

    假设我们必须在应用的不同地方使用和创建这些对象。如果当你永远不需要任何依赖实例时,你需要去删掉构造函数的参数,或者去删掉注入的setter。为了解决这样的问题,我们再次回到全局注册表创建组件。不管怎么样,在创建对象之前,它增加了一个新的抽象层:

    class SomeComponent
    {
    
        // ...
    
        /**
         * Define a factory method to create SomeComponent instances injecting its dependencies
         */
        public static function factory()
        {
    
            $connection = new Connection();
            $session = new Session();
            $fileSystem = new FileSystem();
            $filter = new Filter();
            $selector = new Selector();
    
            return new self($connection, $session, $fileSystem, $filter, $selector);
        }
    
    }

    瞬间,我们又回到刚刚开始的问题了,我们再次创建依赖实例在组件内部!我们可以继续前进,找出一个每次能奏效的方法去解决这个问题。但似乎一次又一次,我们又回到了不实用的例子中。

    一个实用和优雅的解决方法,是为依赖实例提供一个容器。这个容器担任全局的注册表,就像我们刚才看到的那样。使用依赖实例的容器作为一个桥梁来获取依赖实例,使我们能够降低我们的组件的复杂性:

    class SomeComponent
    {
    
        protected $_di;
    
        public function __construct($di)
        {
            $this->_di = $di;
        }
    
        public function someDbTask()
        {
    
            // 获得数据库连接实例
            // 总是返回一个新的连接
            $connection = $this->_di->get('db');
    
        }
    
        public function someOtherDbTask()
        {
    
            // 获得共享连接实例
            // 每次请求都返回相同的连接实例
            $connection = $this->_di->getShared('db');
    
            // 这个方法也需要一个输入过滤的依赖服务
            $filter = $this->_di->get('filter');
    
        }
    
    }
    
    $di = new PhalconDI();
    
    //在容器中注册一个db服务
    $di->set('db', function() {
        return new Connection(array(
            "host" => "localhost",
            "username" => "root",
            "password" => "secret",
            "dbname" => "invo"
        ));
    });
    
    //在容器中注册一个filter服务
    $di->set('filter', function() {
        return new Filter();
    });
    
    //在容器中注册一个session服务
    $di->set('session', function() {
        return new Session();
    });
    
    //把传递服务的容器作为唯一参数传递给组件
    $some = new SomeComponent($di);
    
    $some->someTask();

    这个组件现在可以很简单的获取到它所需要的服务,服务采用延迟加载的方式,只有在需要使用的时候才初始化,这也节省了服务器资源。这个组件现在是高度解耦。例如,我们可以替换掉创建连接的方式,它们的行为或它们的任何其他方面,也不会影响该组件。

    参考文章

    补充

    很多代码背后,都是某种哲学思想的体现。

    以下引用《面向模式的软件架构》卷1模式系统第六章模式与软件架构

    软件架构支持技术(开发软件时要遵循的基本原则)

    1. 抽象

    2. 封装

    3. 信息隐藏

    4. 分离关注点

    5. 耦合与内聚

    6. 充分、完整、简单

    7. 策略与实现分离

      • 策略组件负责上下文相关决策,解读信息的语义和含义,将众多不同结果合并或选择参数值

      • 实现组件负责执行定义完整的算法,不需要作出与上下文相关的决策。上下文和解释是外部的,通常由传递给组件的参数提供。

    8. 接口与实现分离

      • 接口部分定义了组件提供的功能以及如何使用该组件。组件的客户端可以访问该接口。

      • 实现部分包含实现组件提供的功能的实际代码,还可能包含仅供组件内部使用的函数和数据结构。组件的客户端不能访问其实现部分。

    9. 单个引用点

      • 软件系统中的任何元素都应只声明和定义一次,避免不一致性问题。
        10. 分而治之

    软件架构的非功能特性

    1. 可修改性

      • 可维护性

      • 可扩展性

      • 重组

      • 可移植性

    2. 互操作性

      • 与其它系统或环境交互

    3. 效率

    4. 可靠性

      • 容错:发生错误时确保行为正确并自行修复

      • 健壮性:对应用程序进行保护,抵御错误的使用方式和无效输入,确保发生意外错误时处于指定状态。

    5. 可测试性

    6. 可重用性

      • 通过重用开发软件

      • 开发软件时考虑重用

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