依赖注入 DI 控制反转 IOC 概念 案例 [MD]

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控制反转 IOC

Inversion Of Control

什么是控制反转 ? 
简单的说，从主动变被动就是控制反转。

控制反转是一个很广泛的概念， 依赖注入是控制反转的一个例子，但控制反转的例子还很多，甚至与软件开发无关。

传统的程序开发，人们总是从 main 函数开始，调用各种各样的库来完成一个程序。这样的开发，开发者控制着整个运行过程。而现在人们使用框架(Framework)开发，使用框架时，框架控制着整个运行过程。

对比以下的两个简单程序。

1、简单java程序

public class Activity {
    public Activity() {
        this.onCreate();//------------开发者主动调用onCreate()方法------------
    }
    public void onCreate() {
        System.out.println("onCreate called");
    }
    public static void main(String[] args) {
        Activity a = new Activity();
    }
}

2、简单Android程序

public class MainActivity extends Activity {
    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { //------------框架自主调用onCreate()方法------------
        super.onCreate(savedInstanceState);
        System.out.println("onCreate called");
    }
}

这两个程序最大的区别就是，前者程序的运行完全由开发控制，后者程序的运行由Android框架控制。

虽然两个程序都有个onCreate方法，但在前者程序中，如果开发者觉得onCreate名称不合适，想改为Init，没问题，直接就可以改； 相比下，后者的onCreate名称就不能修改，因为后者使用了框架，享受框架带来福利的同时，就要遵循框架的规则。

这就是控制反转。

可以说，控制反转是所有框架最基本的特征，也是框架和普通类库最大的不同点。

控制反转还有一个漂亮的比喻，好莱坞原则(Hollywood principle)：

don't call us， we'll call you。 
不要打电话给我们，我们会打给你(如果合适)

这是好莱坞电影公司对面试者常见的答复。

事实上，不只电影行业，基本上所有公司人力资源部对面试者都会说类似的话，让面试者从主动联系转换为被动等待。

依赖注入 Dependency injection

这里通过一个简单的案例来说明。在公司里有一个常见的案例：把任务指派个程序员完成。

Step1 设计

把这个案例用面向对象的方式来设计，我们创建两个类：Task 和 Phper (php 程序员)

public class Phper {
    private String name;
    public Phper(String name){
        this.name=name;
    }
    public void writeCode(){
        System.out.println(this.name + " is writing php code");
    }
}

public class Task {
    private String name;
    private Phper owner;
    public Task(String name){
        this.name =name;
        this.owner = new Phper("zhang3");//-----------关键看这里-----------
    }
    public void start(){
         System.out.println(this.name+ " started");
         this.owner.writeCode();
    }
}

测试：

public class MyFramework {
     public static void main(String[] args) {
         Task t = new Task("Task #1");
         t.start();
     }
}

运行结果:

Task #1 started
zhang3is writing php code

我们看一看这个设计有什么问题。

如果同事仰慕你的设计，要重用你的代码，你把程序打成一个类库(jar包)发给同事。现在问题来了：同事发现这个Task 类 和 程序员 zhang3 绑定在一起，他所有创建的Task，都是程序员zhang3负责，他要把一些任务指派给Lee4， 就需要修改Task的源程序， 如果没有Task的源程序，就无法把任务指派给他人。

而类库(jar包)的使用者通常不需要也不应该来修改类库的源码，我们很自然的想到，应该让用户来指派任务负责人，于是有了新的设计。

Step2 设计

Phper不变。

public class Task {
    private String name;
    private Phper owner;
    public Task(String name){
        this.name =name;
    }
    public void setOwner(Phper owner){//-----------关键看这里，可按需指派-----------
        this.owner = owner;
    }
    public void start(){
         System.out.println(this.name+ " started");
         this.owner.writeCode();
    }
}

测试：

public class MyFramework {
     public static void main(String[] args) {
         Task t = new Task("Task #1");
         Phper owner = new Phper("lee4");
         t.setOwner(owner);//用户在使用时按需指派特定的PHP程序员
         t.start();
     }
}

这样用户就可在使用时指派特定的PHP程序员。

我们知道，Task类依赖Phper类，之前，Task类绑定特定的实例，现在这种依赖可以在使用时按需绑定，这就是依赖注入(DI)。

这个例子中，我们通过方法setOwner注入依赖对象，另一个常见的注入方式是在Task的构造函数中注入：

public Task(String name，Phper owner){
    this.name = name;
    this.owner = owner;
}

在Java开发中，把一个对象实例传给一个新建对象的情况十分普遍，通常这就是注入依赖，Step2 的设计实现了依赖注入。

我们来看看Step2 的设计有什么问题。

如果公司是一个单纯使用PHP的公司，所有开发任务都有Phper 来完成，这样这个设就已经很好了，不用优化。但是随着公司的发展，有些任务需要JAVA来完成，公司招了Java程序员，现在问题来了，这个Task类库的的使用者发现，任务只能指派给Phper，一个很自然的需求就是，Task应该即可指派给Phper也可指派给Javaer。

Step3 设计

我们发现不管Phper 还是 Javaer 都是Coder(程序员)， 把Task类对Phper类的依赖改为对Coder的依赖即可。

新增Coder接口

public interface Coder {
   void writeCode();
}

修改Phper类实现Coder接口

public class Phper implements Coder {
   private String name;
   public Phper(String name){
      this.name=name;
   }
    @Override
   public void writeCode(){
      System.out.println(this.name + " is writing php code");
   }
}

新类Javaer实现Coder接口

public class Javaer implements Coder {
   private String name;
   public Javaer(String name){
      this.name=name;
   }
    @Override
   public void writeCode(){
      System.out.println(this.name + " is writing Java code");
   }
}

修改Task由对Phper类的依赖改为对Coder的依赖

public class Task {
    private String name;
    private Coder owner;
    public Task(String name) {
        this.name = name;
    }
    public void setOwner(Coder owner) {
        this.owner = owner;
    }
    public void start() {
        System.out.println(this.name + " started");
        this.owner.writeCode();
    }
}

测试

public class MyFramework {
    public static void main(String[] args) {
        Task t = new Task("Task #1");
        Coder owner = new Phper("lee4");
        //Coder owner = new Javaer("Wang5");
        t.setOwner(owner);
        t.start();
    }
}

现在用户可以和方便的把任务指派给 Javaer 了，如果有新的 Pythoner 加入，没问题，类库的使用者只需让 Pythoner 实现 Coder 接口，就可把任务指派给 Pythoner， 无需修改 Task 源码， 提高了类库的可扩展性。

总结

回顾一下，我们开发的Task类：

• 在Step1 中，Task与特定实例绑定(zhang3 Phper)
• 在Step2 中，Task与特定类型绑定(Phper)
• 在Step3 中，Task与特定接口绑定(Coder)

虽然都是绑定， 从Step1，Step2 到 Step3 灵活性、可扩展性是依次提高的。

Step1 作为反面教材不可取， 至于是否需要从 Step2 提升为 Step3， 要看具体情况。

依赖注入实现了控制反转的思想

依赖注入(DI)实现了控制反转(IoC)的思想，看看怎么反转的：

• Step1 设计中，任务 Task 依赖负责人 owner， 所以就主动新建一个 Phper 赋值给 owner(这里可能是新建，也可能是在容器中获取一个现成的 Phper，是新建还是获取无关紧要，关键是主动赋值)。
• 在 Step2 和 Step3 中， Task 的 owner 是被动赋值的，谁来赋值，Task 自己不关心，可能是类库的用户，也可能是框架或容器，Task交出赋值权，从主动赋值到被动赋值，这就是控制反转。

JAVA中依赖注入的几种方式

通过set方法注入

public class ClassA {
    ClassB classB;
    public void setClassB(ClassB b) {
        classB = b;
    }
}

通过构造器注入

public class ClassA {
    ClassB classB;
    public void ClassA(ClassB b) {
        classB = b;
    }
}

通过注解注入

public class ClassA {
    @inject ClassB classB;//此时并不会完成注入，还需要依赖注入框架的支持，如RoboGuice，Dagger2
    //...
    public ClassA() {}
}

通过接口注入

接口

interface InterfaceB {
    void doIt();
}

形式一

class A implements InjectB {
    ClassB classB;
    @Override
    public void injectB(ClassB b) {
      classB = b;
    }
}

形式二

public class ClassA {
    InterfaceB clzB;
    public void doSomething() {
        clzB = (InterfaceB) Class.forName("...").newInstance();//根据预先在配置文件中设定的实现类的类名动态加载实现类
        clzB.doIt();
    }
}

此种接口注入方式因为具备侵入性，它要求组件必须与特定的接口相关联，因此实际使用有限。

2019-5-12