C#中的依賴注入和IoC容器

2020 年 12 月 29 日
筆記

在本文中，我們將通過用C#重構一個非常簡單的程式碼示例來解釋依賴注入和IoC容器。

簡介：

依賴注入和IoC乍一看可能相當複雜，但它們非常容易學習和理解。

在本文中，我們將通過在C#中重構一個非常簡單的程式碼示例來解釋依賴注入和IoC容器。

要求：

構建一個允許用戶查看可用產品並按名稱搜索產品的應用程式。

第一次嘗試：

我們將從創建分層架構開始。使用分層架構有多個好處，但我們不會在本文中列出它們，因為我們關注的是依賴注入。

下面是應用程式的類圖:

首先，我們將從創建一個Product類開始:

public class Product
{
    public Guid Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public string Description { get; set; }
}

然後，我們將創建數據訪問層:

public class ProductDAL
{
    private readonly List<Product> _products;

    public ProductDAL()
    {
        _products = new List<Product>
        {
            new Product { Id = Guid.NewGuid(), Name= "iPhone 9", 
                          Description = "iPhone 9 mobile phone" },
            new Product { Id = Guid.NewGuid(), Name= "iPhone X", 
                          Description = "iPhone X mobile phone" }
        };
    }

    public IEnumerable<Product> GetProducts()
    {
        return _products;
    }

    public IEnumerable<Product> GetProducts(string name)
    {
        return _products
            .Where(p => p.Name.Contains(name))
            .ToList();
    }
}

然後，我們將創建業務層:

public class ProductBL
{
    private readonly ProductDAL _productDAL;

    public ProductBL()
    {
        _productDAL = new ProductDAL();
    }

    public IEnumerable<Product> GetProducts()
    {
        return _productDAL.GetProducts();
    }

    public IEnumerable<Product> GetProducts(string name)
    {
        return _productDAL.GetProducts(name);
    }
}

最後，我們將創建UI:

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        ProductBL productBL = new ProductBL();

        var products = productBL.GetProducts();

        foreach (var product in products)
        {
            Console.WriteLine(product.Name);
        }

        Console.ReadKey();
    }
}

我們已經寫在第一次嘗試的程式碼是良好的工作成果，但有幾個問題:

1.我們不能讓三個不同的團隊在每個層上工作。

2.業務層很難擴展，因為它依賴於數據訪問層的實現。

3.業務層很難維護，因為它依賴於數據訪問層的實現。

4.源程式碼很難測試。

第二次嘗試：

高級別對象不應該依賴於低級別對象。兩者都必須依賴於抽象。那麼抽象概念是什麼呢?

抽象是功能的定義。在我們的例子中，業務層依賴於數據訪問層來檢索圖書。在C#中，我們使用介面實現抽象。介面表示功能的抽象。

讓我們來創建抽象。

下面是數據訪問層的抽象:

public interface IProductDAL
{
    IEnumerable<Product> GetProducts();
    IEnumerable<Product> GetProducts(string name);
}

我們還需要更新數據訪問層：

public class ProductDAL : IProductDAL

我們還需要更新業務層。實際上，我們將更新業務層，使其依賴於數據訪問層的抽象，而不是依賴於數據訪問層的實現:

public class ProductBL
{
    private readonly IProductDAL _productDAL;

    public ProductBL()
    {
        _productDAL = new ProductDAL();
    }

    public IEnumerable<Product> GetProducts()
    {
        return _productDAL.GetProducts();
    }

    public IEnumerable<Product> GetProducts(string name)
    {
        return _productDAL.GetProducts(name);
    }
}

我們還必須創建業務層的抽象:

public interface IProductBL
{
    IEnumerable<Product> GetProducts();
    IEnumerable<Product> GetProducts(string name);
}

我們也需要更新業務層：

public class ProductBL : IProductBL

最終我們需要更新UI：

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        IProductBL productBL = new ProductBL();

        var products = productBL.GetProducts();

        foreach (var product in products)
        {
            Console.WriteLine(product.Name);
        }

        Console.ReadKey();
    }
}

我們在第二次嘗試中所做的程式碼是有效的，但我們仍然依賴於數據訪問層的具體實現:

public ProductBL()
{
    _productDAL = new ProductDAL();
}

那麼，如何解決呢?

這就是依賴注入模式發揮作用的地方。

最終嘗試

到目前為止，我們所做的工作都與依賴注入無關。

為了使處在較高級別的的業務層依賴於較低級別對象的功能，而沒有具體的實現，必須由其他人創建類。其他人必須提供底層對象的具體實現，這就是我們所說的依賴注入。它的字面意思是我們將依賴對象注入到更高級別的對象中。實現依賴項注入的方法之一是使用構造函數進行依賴項注入。

讓我們更新業務層:

public class ProductBL : IProductBL
{
    private readonly IProductDAL _productDAL;

    public ProductBL(IProductDAL productDAL)
    {
        _productDAL = productDAL;
    }

    public IEnumerable<Product> GetProducts()
    {
        return _productDAL.GetProducts();
    }

    public IEnumerable<Product> GetProducts(string name)
    {
        return _productDAL.GetProducts(name);
    }
}

基礎設施必須提供對實現的依賴:

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        IProductBL productBL = new ProductBL(new ProductDAL());

        var products = productBL.GetProducts();

        foreach (var product in products)
        {
            Console.WriteLine(product.Name);
        }

        Console.ReadKey();
    }
}

創建數據訪問層的控制與基礎設施結合在一起。這也稱為控制反轉。我們不是在業務層中創建數據訪問層的實例，而是在基礎設施的中創建它。 Main方法將把實例注入到業務邏輯層。因此，我們將低層對象的實例注入到高層對象的實例中。

這叫做依賴注入。

現在，如果我們看一下程式碼，我們只依賴於業務訪問層中數據訪問層的抽象，而業務訪問層是使用的是數據訪問層實現的介面。因此，我們遵循了更高層次對象和更低層次對象都依賴於抽象的原則，抽象是更高層次對象和更低層次對象之間的契約。

現在，我們可以讓不同的團隊在不同的層上工作。我們可以讓一個團隊處理數據訪問層，一個團隊處理業務層，一個團隊處理UI。

接下來就顯示了可維護性和可擴展性的好處。例如，如果我們想為SQL Server創建一個新的數據訪問層，我們只需實現數據訪問層的抽象並將實例注入基礎設施中。

最後，源程式碼現在是可測試的了。因為我們在任何地方都使用介面，所以我們可以很容易地在較低的單元測試中提供另一個實現。這意味著較低的測試將更容易設置。

現在，讓我們測試業務層。

我們將使用xUnit進行單元測試，使用Moq模擬數據訪問層。

下面是業務層的單元測試:

public class ProductBLTest
{
    private readonly List<Product> _products = new List<Product>
    {
        new Product { Id = Guid.NewGuid(), Name= "iPhone 9", 
                      Description = "iPhone 9 mobile phone" },
        new Product { Id = Guid.NewGuid(), Name= "iPhone X", 
                      Description = "iPhone X mobile phone" }
    };
    private readonly ProductBL _productBL;

    public ProductBLTest()
    {
        var mockProductDAL = new Mock<IProductDAL>();
        mockProductDAL
            .Setup(dal => dal.GetProducts())
            .Returns(_products);
        mockProductDAL
            .Setup(dal => dal.GetProducts(It.IsAny<string>()))
            .Returns<string>(name => _products.Where(p => p.Name.Contains(name)).ToList());

        _productBL = new ProductBL(mockProductDAL.Object);
    }

    [Fact]
    public void GetProductsTest()
    {
        var products = _productBL.GetProducts();
        Assert.Equal(2, products.Count());
    }

    [Fact]
    public void SearchProductsTest()
    {
        var products = _productBL.GetProducts("X");
        Assert.Single(products);
    }
}

你可以看到，使用依賴項注入很容易設置單元測試。

IoC容器

容器只是幫助實現依賴注入的東西。容器，通常實現三種不同的功能:

1.註冊介面和具體實現之間的映射

2.創建對象並解析依賴關係

3.釋放

讓我們實現一個簡單的容器來註冊映射並創建對象。

首先，我們需要一個存儲映射的數據結構。我們將選擇Hashtable。該數據結構將存儲映射。

首先，我們將在容器的構造函數中初始化Hashtable。然後，我們將創建一個RegisterTransient方法來註冊映射。最後，我們會創建一個創建對象的方法 Create :

public class Container
{
    private readonly Hashtable _registrations;

    public Container()
    {
        _registrations = new Hashtable();
    }

    public void RegisterTransient<TInterface, TImplementation>()
    {
        _registrations.Add(typeof(TInterface), typeof(TImplementation));
    }

    public TInterface Create<TInterface>()
    {
        var typeOfImpl = (Type)_registrations[typeof(TInterface)];
        if (typeOfImpl == null)
        {
            throw new ApplicationException($"Failed to resolve {typeof(TInterface).Name}");
        }
        return (TInterface)Activator.CreateInstance(typeOfImpl);
    }
}

最終，我們會更新UI：

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        var container = new Container();
        container.RegisterTransient<IProductDAL, ProductDAL>();

        IProductBL productBL = new ProductBL(container.Create<IProductDAL>());
        var products = productBL.GetProducts();

        foreach (var product in products)
        {
            Console.WriteLine(product.Name);
        }

        Console.ReadKey();
    }
}

現在，讓我們在容器中實現Resolve方法。此方法將解決依賴關係。

Resolve方法如下:

public T Resolve<T>()
{
    var ctor = ((Type)_registrations[typeof(T)]).GetConstructors()[0];
    var dep = ctor.GetParameters()[0].ParameterType;
    var mi = typeof(Container).GetMethod("Create");
    var gm = mi.MakeGenericMethod(dep);
    return (T)ctor.Invoke(new object[] { gm.Invoke(this, null) });
}

然後我們可以在UI中使用如下Resolve方法:

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        var container = new Container();
        container.RegisterTransient<IProductDAL, ProductDAL>();
        container.RegisterTransient<IProductBL, ProductBL>();

        var productBL = container.Resolve<IProductBL>();
        var products = productBL.GetProducts();

        foreach (var product in products)
        {
            Console.WriteLine(product.Name);
        }

        Console.ReadKey();
    }
}

在上面的源程式碼中，容器使用container.Resolve<IProductBL>()方法創建ProductBL類的一個對象。ProductBL類是IProductDAL的一個依賴項。因此，container.Resolve<IProductBL>() 通過自動創建並在其中注入一個ProductDAL對象返回ProductBL類的一個對象。這一切都在幕後進行。創建和注入ProductDAL對象是因為我們用IProductDAL註冊了ProductDAL類型。

這是一個非常簡單和基本的IoC容器，它向你展示了IoC容器背後的內容。就是這樣。我希望你喜歡閱讀這篇文章。

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原文鏈接：//www.codeproject.com/Articles/5274732/Dependency-Injection-and-IoC-Containers-in-Csharp

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