.net 溫故知新：【7】IOC控制反轉，DI依賴注入

2022 年 8 月 19 日
筆記
.NET, c#

IOC控制反轉

大部分應用程式都是這樣編寫的：編譯時依賴關係順著運行時執行的方向流動，從而生成一個直接依賴項關係圖。也就是說，如果類 A 調用類 B 的方法，類 B 調用 C 類的方法，則在編譯時，類 A 將取決於類 B，而 B 類又取決於類 C

應用程式中的依賴關係方嚮應該是抽象的方向，而不是實現詳細資訊的方向。
而這就是控制反轉的思想。
應用依賴關係反轉原則後，A 可以調用 B 實現的抽象上的方法，讓 A 可以在運行時調用 B，而 B 又在編譯時依賴於 A 控制的介面（因此，典型的編譯時依賴項發生反轉）。運行時，程式執行的流程保持不變，但介面引入意味著可以輕鬆插入這些介面的不同實現。

上下不同的實現方式在於之前的依賴關係是A->B->C，控制反轉後A->B介面->C介面，然後具體的B,C實現又是B->B介面的反轉依賴。這樣的好處就是A只依賴B介面而不是依賴實現，具體我們要實現是什麼只需要按照業務需求進行編寫，並且可以隨時替換實現而不會影響A的實現，這種思想就是控制反轉。

如下是順序依賴：

        public class A
        {
            //依賴具體類
            public B b;
            public C c;
            public A(B _b, C _c) {
                b = _b;
                c = _c;
            }
            public void Listen()
            {
                b.SayHi();
                c.SayBye();
            }
        }

        public class B
        {
            public void SayHi()
            {
                Console.WriteLine("hi...");
            }
        }
        public class C
        {
            public void SayBye()
            {
                Console.WriteLine("bye...");
            }
        }

如下是控制反轉：

        public class A
        {
            //依賴介面
            public IB b;
            public IC c;
            public A(IB _b, IC _c)
            {
                b = _b;
                c = _c;
            }
            public void Listen()
            {
                b.SayHi();
                c.SayBye();
            }
        }

        public interface IB
        {
            public void SayHi();
        }
        public interface IC
        {
            public void SayBye();
        }

DI依賴注入

.NET 支援依賴關係注入 (DI) 軟體設計模式，這是一種在類及其依賴項之間實現控制反轉 (IoC) 的技術。
我們首先用程式碼來看什麼是DI，在.net提供的擴展包Microsoft.Extensions.DependencyInjection中來完成DI,nuget安裝。

然後我們實現介面B和介面C,實現我們可以說英語，也可以說漢語，我們在SayHi和SayBye中輸出漢語。

        public class B : IB
        {
            public void SayHi()
            {
                Console.WriteLine("你好...");
            }
        }

        public class C : IC
        {
            public void SayBye()
            {
                Console.WriteLine("再見...");
            }
        }

然後在服務容器中註冊依賴關係。 .NET 提供了一個內置的服務容器 IServiceProvider。服務通常在應用啟動時註冊，並追加到 IServiceCollection。添加所有服務後，可以使用 BuildServiceProvider 創建服務容器，然後在容器中直接取「要」對象而不用去管它如何實例化，並且DI具備傳染性，假如B引用了D介面ID，那麼我們註冊B並在獲取B實例時，引用的D也會實例化。

            //IServiceCollection 服務
            IServiceCollection services = new ServiceCollection();
            //服務註冊
            services.AddTransient<A>();
            services.AddTransient<IB, B>();
            services.AddTransient<IC, C>();
            //創建服務容器
            var serviceProvider = services.BuildServiceProvider();
            //獲取服務
            var a = serviceProvider.GetRequiredService<A>();
            //使用
            a.Listen();
            Console.ReadKey();

這就是通過DI依賴注入的方式來實現IOC的思想，或許你會好奇為什麼我們不直接實例化A,然後在構造方法裡面傳進去就行了，也就不依賴DI實現了。但是如果程式結構更複雜些呢，比如我上面提到的B又有D,D又有F呢，這樣我們在構造的時候不是一直要new很多對象，而且同一個介面的不同實現我們還要去找實例化處的程式碼進行修改。比如我SayHI我想說英文呢？那麼我們假設實現一個BB,然後在服務註冊的地方註冊BB就可以了。

        public class BB : IB
        {
            public void SayHi()
            {
                Console.WriteLine("hello...");
            }
        }

然後註冊BB services.AddTransient<IB, BB>(),而不用去改任何邏輯。

服務生命周期

在註冊服務的時候我使用的AddTransient方法，表示註冊的服務是瞬態的，也就是每次請求都是重新創建實例。同時還提供其它註冊服務的方法。

服務有三種聲明周期：

瞬態
作用域
單例

瞬態
服務是每次從服務容器進行請求時創建的。這種生存期適合輕量級、無狀態的服務。用 AddTransient 註冊服務。在處理請求的應用中，在請求結束時會釋放暫時服務。
作用域
指定了作用域的生存期指明了每個客戶端請求（連接）創建一次服務。向 AddScoped 註冊範圍內服務。在處理請求的應用中，在請求結束時會釋放有作用域的服務。
想asp.net 在處理一個請求的時候是一個作用域，同樣我們自己也可以定義作用域。使用serviceProvider.CreateScope()創建作用域，在作用域釋放後對象將被釋放。

我們使用AddScoped添加對象，然後在作用域中取兩個A對象進行比較，可以看到是True。
如果我們用AddTransient註冊A,即使在作用域內兩個對象比較也是不一樣的，結果為False。
單例
單例大家應該好理解，就是設計模式中的單例，使用AddSingleton 註冊，在首次請求它們時進行創建；或者在向容器直接提供實現實例時由開發人員進行創建。很少用到此方法，因為可能是執行緒不安全的，如果服務中有狀態。

其它

在Microsoft.Extensions.DependencyInjection中只能用構造函數注入，其它框架還提供屬性注入，比如autofac。至於原因不得而知，當然也看個人喜好。查了些資料說是構造函數注入更科學，在對象創建的瞬間對象的構造方法將服務實例化，避免邏輯問題。

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