深入理解IoC和DI

本文章转载自： https://segmentfault.com/a/1190000005602011

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最近在研究php的lumen框架和phalcon框架，这两个框架的底层架构都用到了IoC，DI，关于这两个概念自己一直没理解更清晰，找到一篇写得非常好的博文，在此做个备份记录。

基本概念

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依赖倒置原则（DIP）(Dependency Inversion Principle)：一种软件架构设计的原则（抽象概念）。

控制反转（IoC）(Inversion of Control)：一种反转流、依赖和接口的方式（DIP的具体实现方式）。

依赖注入（DI）(Dependency Injection)：IoC的一种实现方式，用来反转依赖（IoC的具体实现方式）。

IoC容器 ：依赖注入的框架，用来映射依赖，管理对象创建和生存周期（DI框架）。

依赖倒置原则

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依赖倒置原则，它转换了依赖，高层模块不依赖于低层模块的实现，而低层模块依赖于高层模块定义的接口。通俗的讲，就是高层模块定义接口，低层模块负责实现。

Bob Martins对DIP的定义：
高层模块不应依赖于低层模块，两者应该依赖于抽象。
抽象不应该依赖于实现，实现应该依赖于抽象。

场景一 依赖无倒置（低层模块定义接口，高层模块负责实现）

从上图中，我们发现高层模块的类依赖于低层模块的接口。因此，低层模块需要考虑到所有的接口。如果有新的低层模块类出现时，高层模块需要修改代码，来实现新的低层模块的接口。这样，就破坏了开放封闭原则。

场景二 依赖倒置（高层模块定义接口，低层模块负责实现）

在这个图中，我们发现高层模块定义了接口，将不再直接依赖于低层模块，低层模块负责实现高层模块定义的接口。这样，当有新的低层模块实现时，不需要修改高层模块的代码。

由此，我们可以总结出使用DIP的优点：

系统更柔韧：可以修改一部分代码而不影响其他模块。

系统更健壮：可以修改一部分代码而不会让系统崩溃。

系统更高效：组件松耦合，且可复用，提高开发效率。

控制反转 (IoC)

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DIP是一种 软件设计原则，它仅仅告诉你两个模块之间应该如何依赖，但是它并没有告诉如何做。IoC则是一种 软件设计模式，它告诉你应该如何做，来解除相互依赖模块的耦合。控制反转（IoC），它为相互依赖的组件提供抽象，将依赖（低层模块）对象的获得交给第三方（系统）来控制，即依赖对象不在被依赖模块的类中直接通过new来获取。

软件设计原则：原则为我们提供指南，它告诉我们什么是对的，什么是错的。它不会告诉我们如何解决问题。它仅仅给出一些准则，以便我们可以设计好的软件，避免不良的设计。一些常见的原则，比如DRY、OCP、DIP等。

软件设计模式：模式是在软件开发过程中总结得出的一些可重用的解决方案，它能解决一些实际的问题。一些常见的模式，比如工厂模式、单例模式等等。

IoC有2种常见的实现方式：依赖注入和服务定位。主要的实现方式依赖注入。

依赖注入 (DI)

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控制反转（IoC）一种重要的方式，就是将依赖对象的创建和绑定转移到被依赖对象类的外部来实现。

依赖注入（DI），它提供一种机制，将需要依赖（低层模块）对象的引用传递给被依赖（高层模块）对象。

php中传递依赖的方法

方法一 直接在高层模块new 底层模块的类

 class Bim
    {
        public function doSomething()
        {
            echo __METHOD__, '|';
        }
    }
    
    class Bar
    {
        public function doSomething()
        {
            $bim = new Bim();
            $bim->doSomething();
            echo __METHOD__, '|';
        }
    }
    
    class Foo
    {
        public function doSomething()
        {
            $bar = new Bar();
            $bar->doSomething();
            echo __METHOD__;
        }
    }
    
    $foo = new Foo();
    $foo->doSomething(); //Bim::doSomething|Bar::doSomething|Foo::doSomething

缺点：类与类之间的耦合程度太高，Foo必须依赖Bar,没有Bar，Foo就不能工作，这种方案最不可取。

方法二 构造函数注入

构造函数函数注入，毫无疑问通过构造函数传递依赖。因此，构造函数的参数必然用来接收一个依赖对象。那么参数的类型是什么呢？具体依赖对象的类型？还是一个抽象类型？根据DIP原则，我们知道高层模块不应该依赖于低层模块，两者应该依赖于抽象。那么构造函数的参数应该是一个抽象类型。

 class Bim
    {
        public function doSomething()
        {
            echo __METHOD__, '|';
        }
    }
    
    class Bar
    {
        private $bim;
    
        public function __construct(Bim $bim)
        {
            $this->bim = $bim;
        }
    
        public function doSomething()
        {
            $this->bim->doSomething();
            echo __METHOD__, '|';
        }
    }
    
    class Foo
    {
        private $bar;
    
        public function __construct(Bar $bar)
        {
            $this->bar = $bar;
        }
    
        public function doSomething()
        {
            $this->bar->doSomething();
            echo __METHOD__;
        }
    }
    
    $foo = new Foo(new Bar(new Bim()));
    $foo->doSomething(); // Bim::doSomething|Bar::doSomething|Foo::doSomething

缺点：如果依赖过多，那么在构造方法里必然传入多个参数，三个以上就会使代码变的难以阅读。

方法三 setter注入

相比构造函数注入，setter注入显得有些复杂，使用也不常见。具体思路是先定义一个接口，包含一个设置依赖的方法。然后依赖类，继承并实现这个接口。

/**
 * 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

缺点：同样存在和第二种方案一样的弊端，当依赖的类增多时，我们需要些很多很多的set方法。

基于以上的缺点，这时我们在想如果有一个专门的类（或者说一个容器）可以帮我们管理这些依赖关系就好了。

方法四 IoC容器注入

对于大型项目来说，相互依赖的组件比较多。如果还用手动的方式，自己来创建和注入依赖的话，显然效率很低，而且往往还会出现不可控的场面。正因如此，IoC容器诞生了。IoC容器实际上是一个DI框架，它能简化我们的工作量。它包含以下几个功能：

• 管理应用程序中的『全局』对象(包括 动态创建、注入依赖对象、管理对象生命周期、映射依赖关系）
• 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

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(因为注册的时候，都是传入了一个匿名函数，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。

参考资料

原则&模式｜理解DIP、IoC、DI以及IoC容器
PHP程序员如何理解IoC/DI
PHP程序员如何理解依赖注入容器(dependency injection container)
Laravel 依赖注入思想
php依赖注入