软件设计——依赖倒置
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软件设计——依赖倒置
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前言
昨天看到知乎一个问题问“JavaScript中如何使用依赖注入”，正好最近在写软件设计杂谈系列，就顺便以这个问题为例把依赖倒置原则这个OOP理论中的重要原则讲一讲。
我们在Java Spring中经常听到”依赖注入”和”控制反转”两个术语，他们和”依赖倒置原则”是什么关系呢，这些术语是什么意思呢？
到底什么是依赖注入(DI)和控制反转(IoC)？
DI和IoC是实现依赖倒置原则的具体手段，依赖倒置是面向对象编程(OOP)的产物，一句话解释下依赖倒置原则：
抽象不应该依赖实现，实现也不应该依赖实现，实现应该依赖抽象。
看了感觉摸不到头脑，什么是”抽象”、”实现”？
举个通俗的例子：
假设你想去吃一碗牛肉面。
如果按照面向过程编程的思维，大概是这样的：
-
输入：面粉、牛肉、辣椒酱 ；
-
制作牛肉面，你要按菜谱一步一步做；
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输出：牛肉面。
如果你不想自己做，那就按面向对象编程的思维，大概是这样的：
-
你是一个Object，现在需要一碗牛肉面；
-
“你”需要一个依赖厨师Object，因为厨师有”制作牛肉面”这个方法，于是你雇了一个厨师；
-
你又调用了”超市Object”的购买方法，买到了 面粉、牛肉、辣椒酱；
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跟厨师说你要的口味，把买到的食材给厨师，调用厨师Object的”制作牛肉面”方法，完成制作。
这样你们又没发现哪里有问题吗？
-
我为了吃一碗牛肉面还要雇一个厨师？
-
我雇了厨师还要自己买食材？
问题在于，”我”这个Object依赖了一个厨师Object，这个就叫”实现”依赖了”实现“。因为依赖了具体的”实现”，所以很多细节被暴露出来了，于是我试图把更多本不该我管的细节(买食材)传递给了具体的”实现”(厨师)。
吃牛肉面的解决之道，不是雇一个厨师，而是去一个面馆，在面馆里看着菜单：”一份微辣大份牛肉面，谢谢”。
这里，”菜单”就是”抽象”，”厨师Object”就是”实现”。
“我”这个Object只需要依赖”菜单”提供的抽象接口，调用”下单”就能吃到牛肉面，而不关心背后的厨师是哪些，他们怎么买的食材，具体是怎么做出来的。这就叫”实现应该依赖抽象“。
如果”我”这个Object如果依赖了厨师Object，调用了 new Cook()，就必然要管理这个厨师从初始化到解雇的整个流程了。
也就是说当我调用 new 的瞬间之后：对象完整的生命周期、资源如何创建和销毁全都要我去管了。
但实际上按照下馆子的方式，厨师是餐馆管理的，这一点非常关键：
-
餐馆就是那个控制反转(IoC)容器，总要有一个东西来管理这些抽象的具体实现，比如餐馆对内管理了数十个不同的厨师，对外提供10个菜品。
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餐馆给”我”这个Object”注入”菜单的过程，就是
依赖注入(DI）。 -
我应该依赖 抽象的”菜单” 去下单，而不是试图把食材递给厨师张三看着他做，这就是依赖倒置原则。
对比 面向过程、初级面向对象、符合依赖倒置原则的面向对象 这三个方式，我们发现事情似乎变简单了，我不用自己买食材做面条，直接下馆子就OK了，这就是面向对象编程的封装和信息隐藏的力量。做牛肉面的复杂度并没有被降低，但整个流程和”我”这个Object的耦合解开了。
再回到之前对依赖倒置原则的解释:
抽象不应该依赖实现，实现也不应该依赖实现，实现应该依赖抽象。
我们换成 厨师 菜单 客人：
菜单不应该依赖厨师，客人也不应该依赖厨师，客人应该依赖菜单
这下一下子都清晰很多吧。
我这里刻意避开类(Class)这个概念，是为了说明OOP的思维并不一定要”类”这个概念，重点在于通过信息隐藏来解耦，让复杂的软件系统可以分而治之。
Java Spring中的DI和IoC
Spring框架提供了XML和Java Config注解两种方式来告诉Spring这个IoC容器，需要管理哪些抽象接口的具体实现。如今XML方式几乎没有多少人用了，注解声明一个Class是@Bean @Component @Service @Controller @Repository等等这些的时候，Spring就把这个类初始化一个单例出来，管理整个声明周期，提供了一些诸如@PostConstruct @PreDestroy等钩子用来定制Bean。依赖方直接通过 @Resource ``@Autowired等注解，或者直接构造器声明，就能拿到一个Bean的具体实现了。
通常这些Bean是作为Interface类型的，这样方便扩展不同的Implementation，用@Qualified或按名称注入依赖，可以选择不同的实现。
Spring这个IoC容器管理Bean的生命周期流程，参考下面这张图：
如何在javascript中使用IoC?
其实主流的几个组件化MVVM框架，Angular，Vue，React，就已经用了依赖注入了，框架本身就是IoC容器。
不知庐山真面目，只缘身在此山中。
以Vue为例：
-
我们在组件中用
”components“声明依赖的组件时，也是一种依赖注入。也许有人说，注入的明明是具体的组件”实现”而不是”抽象”啊？ 组件B依赖组件A，但在组件B中根本没有去 new 组件A，也没有管A什么时候创建，什么时候销毁，需要怎么初始化，只是为了告诉Vue这个IoC容器：组件B依赖组件A这个事情，组件的A的init compile mount destroy这些具体的流程和实现的管理不需要B去关心，因此这个声明可以看做是依赖了A的”抽象”。这里的”抽象”并不一定是类似Java的``”Interface”这种形式。 -
控制反转(IoC)容器，就是统一管理各个实现如何初始化、从生到死整个过程的超级管家，Vue框架本身就干了这个事情，当你用
Vue.component，Vue.use把组件注册到Vue里面的时候，这个组件的实例什么时候挂载到什么地方，都可以看作由Vue这个IoC容器来控制的。 -
上面说Vue的父子组件之间直接声明
components是一种依赖注入，还有一个更明显的inject provide直接给所有后代组件都注入依赖。同样，inject/provide注入给子孙后代组件，这些后代也不用管祖先组件是怎么创建和销毁的。
Angular从1.x的AngularJS，在参数中直接传递依赖组件的字符串，到后来新的Angular框架，都具有非常明显的IoC和DI的特征。而require.js这类工具解决的不是对象与对象之间的耦合问题，所以不完全算依赖注入和控制反转。
另一个非前端的例子，Node.js服务端框架 nest.js，和Java Spring以及Angular的用法非常类似，可以阅读官方文档，也有对IoC和DI的解释和具体使用示例，讲的非常详尽。
具体看本文章。
因此，如果项目相对复杂，开始用这些前后端框架，构造器代码中很少 new 非DTO/VO/PO对象出来的时候，就已经在欢快地使用依赖注入了，而IoC容器就是那个为你管理这些具体实现对象的生与死的幕后Boss。
依赖注入的问题和局限性
依赖注入一定是”好的模式”吗？
不完全是。今天我去餐馆说要一份不辣的牛肉面，结果上来一份巨辣无比的牛肉面。这就是”信息隐藏”的代价。在Java中，SpringBoot已经把IoC和DI发展的淋漓尽致了，一个@EnableAutoConfiguration注解，背后做了很多黑箱的事情，各种约定式的配置直接告诉Spring容器该做什么事情，甚至无需写一行代码。物极必反，这样反而让项目容易出现过多冗余的依赖、大量被Spring容器中的Bean在背后难以控制、一个接口存在过多的实现类、不确定的互相影响、依赖加载顺序问题等等。
虽然可能存在这些问题，但我觉得在以面向对象编程为主的复杂系统引入IoC容器和DI仍然是有必要的，上述这些问题也有办法避免或解决。让对象自己管理所依赖对象的生命周期，就像直接雇一个厨师来做牛肉面一样简单粗暴，但更容易违背迪米特法则等其他OOP的理念，项目的可扩展性和可维护性会受到更强的制约。这里前提是OOP情况下的建议，当然OOP也有一些局限性，不一定非要用OOP作为编程范式。
另一个场景，如果只是一些简单的页面或服务，没有复杂的组件/服务之间的交互，是没有必要为了用DI而用DI的。
结尾
依赖注入(DI)和控制反转(IoC)是具体的手段，是OOP理论中依赖倒置原则的体现形式，通过信息隐藏来降低对象之间的耦合，这就是依赖倒置解决的问题。这种思想的运用不限于语言和框架。像Java Spring用工厂/模板方法/代理/单例模式、、注解、反射、动态代理这一系列设计模式和相关技术实现了IoC容器，而在没有类似Spring的语言和框架中运用这一思想的时候，无需实现如此复杂的框架，只要达到依赖倒置的”实现”和”实现”的解耦效果即可。
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