IOC控制反转和DI依赖注入

前言

有这样一种容器，它存放的是对象、对象的描述（类、接口）或者是提供对象的回调，通过这种容器，我们得以实现许多高级的功能，其中最常提到的，就是 “解耦” 、“依赖注入（DI）”。本文就从这里开始。

IoC 容器， laravel 的核心

Laravel（音 [‘lærəvel]，”来若外偶“）的核心就是一个 IoC 容器 ，根据文档，称其为“ 服务容器 ”，顾名思义，该容器提供了整个框架中需要的一系列服务。作为初学者，很多人会在这一个概念上犯难，因此，我打算从一些基础的内容开始讲解，通过理解面向对象开发中依赖的产生和解决方法，来逐渐揭开“依赖注入”的面纱，逐渐理解这一神奇的设计理念。

本文一大半内容都是通过举例来让读者去理解什么是 IoC（控制反转） 和 DI（依赖注入），通过理解这些概念，来更加深入。更多关于 laravel 服务容器的用法建议阅读文档即可。

IoC 容器诞生的故事

面向对象编程，有以下几样东西无时不刻的接触：接口、类还有对象。这其中，接口是类的原型，一个类必须要遵守其实现的接口；对象则是一个类实例化后的产物，我们称其为一个实例。当然这样说肯定不利于理解，我们就实际的写点中看不中用的代码辅助学习。

怪物横行的世界，总归需要点超级人物来摆平。

我们把一个“超人”作为一个类，

class Superman {}

我们可以想象，一个超人诞生的时候肯定拥有至少一个超能力，这个超能力也可以抽象为一个对象，为这个对象定义一个描述他的类吧。一个超能力肯定有多种属性、（操作）方法，这个尽情的想象，但是目前我们先大致定义一个只有属性的“超能力”，至于能干啥，我们以后再丰富：

class Power {
/**
* 能力值
*/
protected $ability;

/**
* 能力范围或距离
*/
protected $range;

public function __construct($ability, $range)
{
$this->ability = $ability;
$this->range = $range;
}
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

这时候我们回过头，修改一下之前的“超人”类，让一个“超人”创建的时候被赋予一个超能力：

class Superman
{
protected $power;

public function __construct()
{
$this->power = new Power(999, 100);
}
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9

这样的话，当我们创建一个“超人”实例的时候，同时也创建了一个“超能力”的实例，但是，我们看到了一点，“超人”和“超能力”之间不可避免的产生了一个依赖。

在一个贯彻面向对象编程的项目中，这样的依赖随处可见。少量的依赖并不会有太过直观的影响，我们随着这个例子逐渐铺开，让大家慢慢意识到，当依赖达到一个量级时，是怎样一番噩梦般的体验。当然，我也会自然而然的讲述如何解决问题。

一堆乱麻 —— 可怕的依赖

之前的例子中，超能力类实例化后是一个具体的超能力，但是我们知道，超人的超能力是多元化的，每种超能力的方法、属性都有不小的差异，没法通过一种类描述完全。我们现在进行修改，我们假设超人可以有以下多种超能力：

飞行，属性有：飞行速度、持续飞行时间
蛮力，属性有：力量值
能量弹，属性有：伤害值、射击距离、同时射击个数

我们创建了如下类：

class Flight
{
protected $speed;
protected $holdtime;
public function __construct($speed, $holdtime) {//...}
}

class Force
{
protected $force;
public function __construct($force) {//...}
}

class Shot
{
protected $atk;
protected $range;
protected $limit;
public function __construct($atk, $range, $limit) {//...}
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

好了，这下我们的超人有点“忙”了。在超人初始化的时候，我们会根据需要来实例化其拥有的超能力吗，大致如下

class Superman
{
protected $power;

public function __construct()
{
$this->power = new Fight(9, 100);
// $this->power = new Force(45);
// $this->power = new Shot(99, 50, 2);
/*
$this->power = array(
new Force(45),
new Shot(99, 50, 2)
);
*/
}
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

我们需要自己手动的在构造函数内（或者其他方法里）实例化一系列需要的类，这样并不好。可以想象，假如需求变更（不同的怪物横行地球），需要更多的有针对性的 新的 超能力，或者需要 变更 超能力的方法，我们必须 重新改造 超人。换句话说就是，改变超能力的同时，我还得重新制造个超人。效率太低了！

这时，灵机一动的人想到：为什么不可以这样呢？超人的能力可以被随时更换，只需要添加或者更新一个芯片或者其他装置啥的（想到钢铁侠没）。这样的话就不要整个重新来过了。

对，就是这样的。

我们不应该手动在 “超人” 类中固化了他的 “超能力” 初始化的行为，而转由外部负责，由外部创造超能力模组、装置或者芯片等（我们后面统一称为 “模组”），植入超人体内的某一个接口，这个接口是一个既定的，只要这个 “模组” 满足这个接口的装置都可以被超人所利用，可以提升、增加超人的某一种能力。这种由外部负责其依赖需求的行为，我们可以称其为 “ 控制反转 (IoC) ”。

工厂模式，依赖转移

当然，实现控制反转的方法有几种。在这之前，不如我们先了解一些好玩的东西。

我们可以想到，组件、工具（或者超人的模组），是一种可被生产的玩意儿，生产的地方当然是 “工厂（Factory）”，于是有人就提出了这样一种模式： 工厂模式 。

1

我们为了给超人制造超能力模组，我们创建了一个工厂，它可以制造各种各样的模组，且仅需要通过一个方法：

class SuperModuleFactory
{
public function makeModule($moduleName, $options)
{
switch ($moduleName) {
case 'Fight':     return new Fight($options[0], $options[1]);
case 'Force':     return new Force($options[0]);
case 'Shot':     return new Shot($options[0], $options[1], $options[2]);
}
}
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

这时候，超人 创建之初就可以使用这个工厂！

class Superman
{
protected $power;

public function __construct()
{
// 初始化工厂
$factory = new SuperModuleFactory;

// 通过工厂提供的方法制造需要的模块
$this->power = $factory->makeModule('Fight', [9, 100]);
// $this->power = $factory->makeModule('Force', [45]);
// $this->power = $factory->makeModule('Shot', [99, 50, 2]);
/*
$this->power = array(
$factory->makeModule('Force', [45]),
$factory->makeModule('Shot', [99, 50, 2])
);
*/
}
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21

可以看得出，我们不再需要在超人初始化之初，去初始化许多第三方类，只需初始化一个工厂类，即可满足需求。但这样似乎和以前区别不大，只是没有那么多 new 关键字。其实我们稍微改造一下这个类，你就明白，工厂类的真正意义和价值了。

class Superman
{
protected $power;

public function __construct(array $modules)
{
// 初始化工厂
$factory = new SuperModuleFactory;

// 通过工厂提供的方法制造需要的模块
foreach ($modules as $moduleName => $moduleOptions) {
$this->power[] = $factory->makeModule($moduleName, $moduleOptions);
}
}
}

// 创建超人
$superman = new Superman([
'Fight' => [9, 100],
'Shot' => [99, 50, 2]
]);

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21

现在修改的结果令人满意。现在，“超人” 的创建不再依赖任何一个 “超能力” 的类，我们如若修改了或者增加了新的超能力，只需要针对修改 SuperModuleFactory 即可。扩充超能力的同时不再需要重新编辑超人的类文件，使得我们变得很轻松。但是，这才刚刚开始。

再进一步！IoC 容器的重要组成 —— 依赖注入

大多数情况下，工厂模式已经足够了。工厂模式的缺点就是：接口未知（即没有一个很好的契约模型，关于这个我马上会有解释）、产生对象类型单一。总之就是，还是不够灵活。虽然如此，工厂模式依旧十分优秀，并且适用于绝大多数情况。不过我们为了讲解后面的 依赖注入 ，这里就先夸大一下工厂模式的缺陷咯。

我们知道，超人依赖的模组，我们要求有统一的接口，这样才能和超人身上的注入接口对接，最终起到提升超能力的效果。

事实上，我之前说谎了，不仅仅只有一堆小怪兽，还有更多的大怪兽。嘿嘿。额，这时候似乎工厂的生产能力显得有些不足 —— 由于工厂模式下，所有的模组都已经在工厂类中安排好了，如果有新的、高级的模组加入，我们必须修改工厂类（好比增加新的生产线）：

class SuperModuleFactory
{
public function makeModule($moduleName, $options)
{
switch ($moduleName) {
case 'Fight':     return new Fight($options[0], $options[1]);
case 'Force':     return new Force($options[0]);
case 'Shot':     return new Shot($options[0], $options[1], $options[2]);
// case 'more': .......
// case 'and more': .......
// case 'and more': .......
// case 'oh no! its too many!': .......
}
}
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

看到没。。。噩梦般的感受！ 

你可能会想到更为灵活的办法！对，下一步就是我们今天的主要配角 —— DI （依赖注入）

由于对超能力模组的需求不断增大，我们需要集合整个世界的高智商人才，一起解决问题，不应该仅仅只有几个工厂垄断负责。不过高智商人才们都非常自负，认为自己的想法是对的，创造出的超能力模组没有统一的接口，自然而然无法被正常使用。这时我们需要提出一种契约，这样无论是谁创造出的模组，都符合这样的接口，自然就可被正常使用。

interface SuperModuleInterface
{
/**
* 超能力激活方法
*
* 任何一个超能力都得有该方法，并拥有一个参数
*@param array $target 针对目标，可以是一个或多个，自己或他人
*/
public function activate(array $target);
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

上文中，我们定下了一个接口 （超能力模组的规范、契约），所有被创造的模组必须遵守该规范，才能被生产。
其实，这就是 php 中 接口（ interface ） 的用处和意义！很多人觉得，为什么 php 需要接口这种东西？难道不是 java 、 

C# 之类的语言才有的吗？这么说，只要是一个正常的面向对象编程语言（虽然 php 可以面向过程），都应该具备这一特性。因为一个 

对象（object） 本身是由他的模板或者原型 —— 类 （class） 

，经过实例化后产生的一个具体事物，而有时候，实现统一种方法且不同功能（或特性）的时候，会存在很多的类（class），这时候就需要有一个契约，让大家编写出可以被随时替换却不会产生影响的接口。这种由编程语言本身提出的硬性规范，会增加更多优秀的特性。

这时候，那些提出更好的超能力模组的高智商人才，遵循这个接口，创建了下述（模组）类：

/**
* X-超能量
*/
class XPower implements SuperModuleInterface
{
public function activate(array $target)
{
// 这只是个例子。。具体自行脑补
}
}

/**
* 终极炸弹 （就这么俗）
*/
class UltraBomb implements SuperModuleInterface
{
public function activate(array $target)
{
// 这只是个例子。。具体自行脑补
}
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

同时，为了防止有些 “砖家” 自作聪明，或者一些叛徒恶意捣蛋，不遵守契约胡乱制造模组，影响超人，我们对超人初始化的方法进行改造

class Superman
{
protected $module;

public function __construct(SuperModuleInterface $module)
{
$this->module = $module
}
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9

改造完毕！现在，当我们初始化 “超人” 类的时候，提供的模组实例必须是一个 SuperModuleInterface 接口的实现。否则就会提示错误。

本文从开头到现在提到的一系列依赖，只要不是由内部生产（比如初始化、构造函数 __construct 中通过工厂方法、自行手动 new 的），而是由外部以参数或其他形式注入的，都属于 依赖注入（DI） 。是不是豁然开朗？事实上，就是这么简单。下面就是一个典型的 依赖注入 ：

// 超能力模组
$superModule = new XPower;

// 初始化一个超人，并注入一个超能力模组依赖
$superMan = new Superman($superModule);